Способ анализа химического состава материалов



Способ анализа химического состава материалов
Способ анализа химического состава материалов
Способ анализа химического состава материалов
Способ анализа химического состава материалов
Способ анализа химического состава материалов
Способ анализа химического состава материалов

 


Владельцы патента RU 2539740:

Закрытое акционерное общество "Научно-технический центр физического приборостроения" (ЗАО "НТЦ Физприбор") (RU)

Изобретение относится к области химического анализа веществ. В способе анализа химического состава материалов, включающем лазерное испарение или абляцию исследуемых образцов, ионизацию продуктов лазерного испарения или абляции исследуемых образцов и детектирование полученных ионов масс-анализатором, используют дополнительно введенную твердую мишень для генерации лазерной плазмы путем воздействия на нее лазерным излучением, а ионизацию продуктов лазерного испарения или абляции образцов осуществляют с использованием полученной лазерной плазмы. Ионизацию продуктов лазерного испарения или абляции образцов ведут в присутствии дополнительно введенного газа-реагента, в качестве которого используются химические соединения, содержащие гидроксильные, или амино-, или сульфгидрильные группы, и осуществляют излучением лазерной плазмы, энергия квантов которого превышает потенциал ионизации продуктов лазерного испарения или газа-реагента. Лазерное испарение осуществляют посредством пространственного сканирования поверхности анализируемого твердого или жидкого образца лазерным лучом, а исследуемый образец размещают с возможностью его перемещения относительно масс-спектрометра и/или лазерного луча. Технический результат - возможность определения широкого класса химических соединений с высокой чувствительностью в реальном времени. 12 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Изобретение относится к области химического анализа веществ и может быть использовано для определения состава, количества и пространственного распределения химических соединений в твердых и жидких образцах. В частности, заявляемый способ может быть использован в биологии и медицине для анализа биологических тканей и жидкостей, в фармакологии для определения концентрации биологически активных компонентов лекарств, в допинг-контроле для проведения контроля в реальном времени, в системах обеспечения безопасности для определения присутствия наркотических и взрывчатых веществ в реальном времени, для экспресс-анализа органических и биоорганических соединений при экологическом контроле.

Известен способ анализа материалов с помощью импульсной лазерной спектроскопии, включающий фокусировку лазерного излучения на поверхности исследуемого объекта, создание лазерной плазмы с помощью лазерного импульса, исследование плазмы с помощью спектрального прибора, в котором используют импульс лазера длительностью от 5 до 5000 пс, при этом выбирают плотность мощности излучения, равную или превышающую пороговый уровень пробоя материала

[патент РФ №2312325, G01N 21/63, опубл. 10.12.2007].

Способ позволяет проводить послойный анализ образцов в спектральном диапазоне регистрирующего устройства - в области от ультрафиолетовой до ближней инфракрасной части спектра. Способ применим для анализа элементного состава образца, однако малоинформативен при определении органических и биоорганических соединений. Недостатком известного способа также является низкая чувствительность и селективность анализа.

Известен способ анализа материалов с помощью импульсной лазерной спектроскопии, основанный на использовании двух различных лазеров, излучение которых фокусируется на поверхность исследуемого образца. При этом два коллинеарных лазера создают два импульса - в ультрафиолетовой и в ближней инфракрасной области. Первый лазерный импульс испаряет материал и создает плазму, второй лазерный импульс дополнительно возбуждает плазму.

Использование второго лазера позволяет увеличить чувствительность анализа при определении элементного состава образца, однако такой способ не позволяет идентифицировать и определять сложные органические и биоорганические соединения

[патент США №6008897, G01N 21/63, опубл. 19.07.2000 г.].

Известен способ анализа материалов с помощью импульсной лазерной масс-спектрометрии при атмосферном давлении, включающий фокусировку фемтосекундного лазерного излучения на поверхности исследуемого образца, создание лазерной плазмы в результате абляции материала образца, ионизацию молекул материала образца и детектирование ионов с помощью масс-анализатора

Способ позволяет проводить анализ состава и пространственного распределения химических соединений в твердых и жидких образцах (в том числе биологических). Недостатком известного способа является сравнительно низкая эффективность ионизации, ограниченное число классов анализируемых химических соединений и необходимость использования технологически сложных фемтосекундных лазерных систем

[Yves Coello, A. Daniel Jones, Tissa С.Gunaratne, Marcos Dantus. Atmospheric Pressure Femtosecond Laser Imaging Mass Spectrometry // Anal. Chem. 2010, V.82, Р.2753-2758].

Наиболее близким техническим решением является способ анализа материалов, включающий облучение мишени с находящимися на ее поверхностями химическими соединениями (аналитами) потоком лазерного излучения, ионизацию молекул аналитов, выделение и транспортировку ионов аналитов в дрейфовый спектрометр, при этом для ионизации молекул аналита поток газа с десорбированными с мишени молекулами аналита направляют соосно и навстречу потоку лазерного излучения, облучающего мишень, а со стороны ввода лазерного излучения вводят поток буферного газа, создающего газовый затвор потоку ионизированного газа на входе в систему выделения и транспортировки ионов, где и осуществляют его вывод для последующей циркуляции.

Апробация способа проведена при детектировании гексогена и тринитротолуола, нанесенных на облучаемую мишень в количестве от 10 нг до 10 мкг.

Поскольку ионизация молекул аналита осуществляется лазерным излучением, то известный способ позволяет анализировать только те химические соединения, которые имеют полосу поглощения при длине волны используемого лазерного излучения, что существенно ограничивает число классов определяемых соединений

[патент РФ №2434225, G01N 21/63, опубл. 20.11.2011. Прототип].

Недостатком известного способа также являются сравнительно невысокая эффективность получения ионов аналитов, поскольку зона ионизация ограничена лазерным лучом. Невысокая эффективность ионизации предопределяет и невысокую чувствительность известного способа.

Дополнительными недостатками являются также ограничения на конструктивную реализацию метода, обусловленные необходимостью организации потока газа с десорбированными с мишени молекулами аналита соосно и навстречу потоку лазерного излучения, а также использования специальной системы циркуляции.

Технической задачей изобретения является создание способа анализа химического состава материалов, обеспечивающего возможность определения широкого класса химических соединений с высокой чувствительностью в реальном времени.

Поставленная задача решается тем, что в способе анализа химического состава материалов, включающем лазерное испарение или абляцию исследуемых образцов, ионизацию продуктов лазерного испарения или абляции исследуемых образцов и детектирование полученных ионов масс-анализатором, используют дополнительно введенную твердую мишень для генерации лазерной плазмы путем воздействия на нее лазерным излучением, а ионизацию продуктов лазерного испарения или абляции образцов осуществляют с использованием полученной лазерной плазмы.

Преимущественно ионизацию продуктов лазерного испарения или абляции образцов ведут в присутствии дополнительно введенного газа-реагента, в качестве которого используются химические соединения, содержащие гидроксильные, или амино-, или сульфгидрильные группы.

Обычно ионизацию продуктов лазерного испарения или абляции образцов осуществляют излучением лазерной плазмы, энергия квантов которого превышает потенциал ионизации продуктов лазерного испарения или газа-реагента.

Целесообразно испарение исследуемого образца и создание плазмы вести посредством деления луча используемого лазера или посредством использования, по крайней мере, двух лазеров.

Преимущественно, создание плазмы и абляция образца производят одночастотным или многочастотным импульсным лазерным излучением.

Обычно материал мишени выбирают из условия поглощения им лазерного излучения, используя мишень, выполненную из металлов, или полупроводниковых материалов, или графита.

Обычно лазерное испарение осуществляют посредством пространственного сканирования поверхности анализируемого твердого или жидкого образца лазерным лучом, а исследуемый образец размещают с возможностью его перемещения относительно масс-спектрометра и/или лазерного луча.

В качестве масс-анализатора используют масс-спектрометр, а лазерное испарения образца и создание плазмы осуществляют при атмосферном давлении.

Ниже приведенные графические материалы и примеры поясняют существо заявляемого способа.

На Фиг.1 схематично представлено устройство для реализации заявляемого способа. Анализ состава и пространственного распределения химических соединений реализуется следующим образом. Излучение импульсного лазера 1 поступает на светоделительную пластину 2. Отраженная от пластины 2 часть излучения поступает на линзу 4а и фокусируется на поверхности исследуемого образца 6, закрепленного на двухкоординатном столике. При помощи столика исследуемый образец может перемещаться относительно заборного устройства масс-спектрометра 9. Управление перемещением осуществляется по двум координатам от компьютера в соответствии с заданной программой, а перемещение по третьей координате производится перемещением в резьбе детали, поднимающей или опускающей столик. Можно также использовать сканирование поверхности образца лазерным лучом. В этом варианте образец остается неподвижным относительно заборного устройства, а лазерный луч в соответствии с заданной программой фокусируется на различные участки поверхности анализируемого образца. В обоих вариантах воздействие отраженной от светоделительной пластины 2 части лазерного излучения на образец 6 приводит к лазерному испарению или абляции пробы. Прошедшая через светоделительную пластину 2 часть излучения отражается от зеркала 3, поступает на линзу 46 и фокусируются на поверхности мишени 5. Воздействие лазерного излучения на мишень 5 приводит к генерации лазерной плазмы, излучение которой, в свою очередь, ионизует продукты лазерного испарения или абляции пробы. Образовавшиеся ионы 8 через заборное устройство поступают в масс-анализатор 9. По полученным спектрам определяется химический состав исследуемого образца. При этом газовый затвор в устройстве для реализации метода не требуется, т.к. для ввода ионов в масс-анализатор используется поток газа, забираемого масс-анализатором. Это упрощает конструкцию прибора по сравнению с прототипом за счет отказа от системы циркуляции, используемой в прототипе.

Генерация лазерной плазмы (плотной нестационарной плазмы) осуществляется под действием интенсивного лазерного излучения на отдельно расположенную мишень. Лазерная плазма является интенсивным источником ультрафиолетового (УФ) излучения, причем коэффициент преобразования энергии лазерного импульса в УФ излучение с энергией кванта более 8 электронвольт может превышать десятки процентов. Соответственно, материал мишени и плотность энергии лазерного излучения на мишени необходимо выбирать так, чтобы спектр излучения лазерной плазмы содержал кванты с энергией, большей потенциала ионизации продуктов абляции или газа реагента. Мишень целесообразно выполнять из металлического, полупроводникового материала или графита.

Ионизацию продуктов лазерного испарения анализируемого образца можно также осуществлять ионами, полученными в результате воздействия излучения плазмы на молекулы газа-реагента. В этом случае излучение плазмы вначале ионизует молекулы газа-реагента, а образовавшиеся первичные ионы затем вступают в ион-молекулярные реакции с молекулами анализируемого вещества. Образующиеся вторичные ионы, характеризующие состав анализируемого образца, затем детектируются в масс-анализаторе. В частности, в качестве ион-молекулярных реакций могут быть использованы реакции переноса протона. В этом случае в качестве газа-реагента целесообразно применять химические соединения, содержащие в своем составе протонодорные функциональные группы, например, гидроксильные ОН-, или сульфгидрильные SH-, или аминогруппы.

Пример 1. Анализ лекарственных препаратов.

Используется установка, собранная по схеме на Фиг.1. Лазерная система представляет собой твердотельный Nd:YAG лазер (длина волны 1060 нм) с диодной накачкой и генерацией гармоник (длина волны 530 нм и 355 нм). В качестве светоделительной пластины 2 на Фиг.1 используется интерференционное зеркало, отражающее ультрафиолетовое (УФ) излучение третьей гармоники (длина волны 355 нм) и пропускающее инфракрасное (ИК) излучение и излучение в видимой области. Для лазерного испарения образца используется третья гармоника основного излучения, а для создания плазмы в источнике УФ излучения - основное излучение (1064 нм) и его вторая гармоника (530 нм). Анализ ионов продуктов испаренного вещества проводится при помощи масс-анализатора, выполненного по схеме времяпролетного рефлектрона длиной 0,9 м. Транспортировка ионов в вакуумную камеру из области ионизации проводится через высокочастотный газонаполненный транспортный квадруполь (3 МГц, 1 кВ). После прохождения масс-анализатора ионы детектируются вторично-электронным умножителем.

Анализируемая таблетка лекарственного препарата извлекалась из упаковки и устанавливалась в камеру образца без пробоподготовки. В качестве мишени для создания плазмы используется пластина, выполненная из ванадия. На Фиг.2 приведены масс-спектры, полученные при анализе лекарственных препаратов, содержащих карбамазепин (а), эритромицин (б), феназепам (в) и силденафил (г). Время анализа составляет несколько секунд. Исследованные соединения относятся к различным химическим классам, имеют различные потенциалы ионизации, характеризуются различными электронными спектрами и существенно отличаются положениями полос поглощения излучения. Однако все они эффективно детектируются при использовании заявляемого способа.

Для оценки чувствительности заявляемого метода действующие вещества таблеток выделяли в чистом виде и растворяли в соответствующем растворителе. Вещества последовательно наносили на металлическую пластину в количестве от 0.1 нг до 10 нг, которую затем устанавливали в камеру образца для проведения анализа. Для всех исследованных веществ предел обнаружения не превышал 0.1 нг.

Пример 2. Анализ пищевых продуктов.

Используется установка, собранная по схеме на Фиг.1. Лазерная система представляет собой твердотельный Nd:YAG лазер (длина волны 1064 нм) с диодной накачкой без генерации гармоник. В качестве светоделительной пластины 2 на Фиг.1 используется полупроницаемая платина, частично отражающая лазерное излучение. Транспортировка и анализ ионов осуществляются аналогично примеру 1. Зона ионизации продувается потоком азота с насыщенными парами газа-реагента - воды Н2О.

В камеру образца без пробоподготовки помещается образец размолотого порошка кофе, на который фокусируется часть излучения, прошедшая светоделительную пластину. В качестве мишени для создания плазмы используется пластина, выполненная из ванадия. На Фиг.4 приведен участок масс-спектра, полученного при анализе образца. Пик с отношением массы к заряду m/z 195 соответствует протонированным молекулам кофеина (М+Н)+. При этом при перекрытии лазерного луча, используемого для генерации плазмы, пик кофеина исчезает из масс-спектра, что свидетельствуют о том, что именно излучение лазерной плазмы индуцирует процессы ионизации.

Пример 3. Анализ веществ с высоким значением потенциала ионизации.

Используется установка, собранная по схеме на Фиг.1 и описанная в примере 1. Зона ионизации продувается потоком газа криптона. На Фиг.3 представлен полученный масс-спектр, В приведенном масс-спектре легко определяются ионы криптона, а их положение и амплитуда достаточно точно отражает изотопический состав этого газа (более сильные пики соответствуют ионам органических соединений). Полученные результаты свидетельствуют о том, что заявляемый способ позволяет анализировать вещества с потенциалом ионизации вплоть до 14 эВ.

Пример 4. Анализ пространственного распределения соединений в твердых образцах.

Используется установка, описанная в примере 1. На двухкоординатном столике фиксируется волос человека. На образец фокусируется УФ лазерное излучение и проводится измерение химического состава в соответствии с заявляемым методом. На Фиг.5(а) приведен масс-спектр, полученный в области низких значений m/z. В диапазоне m/z 40+250 а.е.м. в спектре наблюдается около 50 пиков. В масс-спектре выделяется пик с m/z 70, имеющий наибольшую амплитуду, и проводится анализ пространственного распределения соединения, которому соответствует этот пик (строится изображение образца по выбранному пику). Для этого исследуемый образец перемещается относительно заборного устройства масс-спектрометра по двум координатам, и в каждой точке определяется амплитуда данного пика. На Фиг.5(б) показано изображение волоса, полученное в области m/z 70 (более светлые участки соответствуют участкам с большей амплитудой пика).

Таким образом, в заявляемом способе анализа состава и пространственного распределения химических соединений используются три различных физико-химических процесса: лазерное испарение или абляции пробы, генерация лазерной плазмы и ионизация молекул химических соединений при атмосферном давлении с использованием излучения лазерной плазмы.

Лазерное излучение обеспечивает импульсное испарение выбранного участка исследуемого образца с высоким пространственным разрешением. Варьируя интенсивность излучения, можно проводить как анализ адсорбированных на поверхности образца химических соединений, так и анализ самого образца. В последнем случае используется лазерная абляция - процесс взрывного испарения материала под действием интенсивного лазерного излучения. При использовании лазеров с наносекундной или меньшей длительностью импульса размер области абляции практически точно определяется размером лазерного пятна на поверхности объекта, а глубина абляции - глубиной проникновения излучения в вещество. Лазерная оптика позволяет формировать пятно с размерами в десятки микрометров и меньше, что обеспечивает возможность анализа пространственного распределения химических соединений в твердых и жидких образцах.

Поскольку лазерная плазма является широкополосным источником УФ излучения со спектром, простирающимся вплоть до мягкого рентгеновского излучения, это позволяет ионизовать практически любые химические соединения. Ионизация продуктов испарения осуществляется непосредственно перед заборным устройством масс-спектрометра и, кроме того, зона ионизация не ограничена лазерным лучом. Это позволяет увеличить эффективность получения ионов аналитов по сравнению с прототипом. Наконец, лазерное излучение, применяемое для испарения или абляции образца, не используется для ионизации, что значительно упрощает конструктивные решения прибора.

1. Способ анализа химического состава материалов, включающий лазерное испарение или абляцию исследуемых образцов, ионизацию продуктов лазерного испарения или абляции исследуемых образцов и детектирование полученных ионов масс-анализатором, отличающийся тем, что используют дополнительно введенную твердую мишень для генерации лазерной плазмы путем воздействия на нее лазерным излучением, а ионизацию продуктов лазерного испарения или абляции образцов осуществляют с использованием полученной лазерной плазмы.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что ионизацию продуктов лазерного испарения или абляции образцов ведут в присутствии дополнительно введенного газа-реагента.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что ионизацию продуктов лазерного испарения или абляции образцов осуществляют излучением лазерной плазмы, энергия квантов которого превышает потенциал ионизации продуктов лазерного испарения или газа-реагента.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что испарение исследуемого образца и создание плазмы ведут посредством деления луча используемого лазера.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что испарение исследуемого образца и создание плазмы ведут посредством использования, по крайней мере, двух лазеров.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что создание плазмы и абляция образца производят одночастотным или многочастотным импульсным лазерным излучением.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что материал мишени выбирают из условия поглощения им лазерного излучения.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют мишень, выполненную из металлов, или полупроводниковых материалов, или графита.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что лазерное испарение осуществляют посредством пространственного сканирования поверхности анализируемого твердого или жидкого образца лазерным лучом.

10. Способ по п.1, отличающийся тем, что исследуемый образец размещают с возможностью его перемещения относительно масс-спектрометра и/или лазерного луча.

11. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве масс-анализатора используется масс-спектрометр.

12. Способ по п.1, отличающийся тем, что лазерное испарения образца и создание плазмы осуществляют при атмосферном давлении.

13. Способ по п.2, отличающийся тем, что в качестве газа-реагента используются химические соединения, содержащие гидроксильные, или амино-, или сульфгидрильные группы.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к способу определения меди в природных и питьевых водах. Способ включает концентрирование меди на сорбционном материале, помещенном в патрон, путем пропускания через него анализируемой пробы, элюирование меди азотной кислотой и определение меди методами атомной спектроскопии.

Группа изобретений относится к области биотехнологии и направлена на идентификацию микроорганизмов в тестируемом образце. В одном варианте способ идентификации неизвестного микроорганизма включает получение тестируемого образца, который может содержать неизвестный микроорганизм.
Изобретение относится к области аналитической химии порошковых материалов, в частности к способам определения массовой доли кислорода в порошках металлов методом атомно-эмиссионной спектроскопии.

Изобретение относится к лазерному газовому анализу и может быть использовано для бесконтактного и дистанционного определения концентрации молекулярного кислорода в воздушной атмосфере или произвольной смеси газов.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано при измерении температуры поверхности в области лазерного воздействия. Спектральные линии регистрации теплового излучения поверхности пирометром и спектральные полосы регистрации теплового излучения поверхности видеокамерой и спектральные линии излучения источников подсветки располагаются в спектральной полосе пропускания гальвосканера по обе стороны спектральной линии лазерного излучения в ее непосредственной близости.
Изобретение относится к области аналитической химии, а именно к люминесцентному способу определения самария. Способ включает перевод его в люминесцирующее соединение с органическим реагентом.
Изобретение относится к области аналитической химии, а именно к способу люминесцентного определения тербия. Способ включает перевод тербия в люминесцирующее соединение с органическим реагентом.

Изобретение относится к способу измерения в режиме реального времени толщины пленки не содержащего хром покрытия на поверхности полосовой стали. Способ характеризуется тем, что включает следующие стадии: стадия 1: выбирают два растворимых в воде химических вещества, которые содержат элементы P, Ca, Ti, Ba или Sr и не вступают в реакцию с жидкостью для нанесения не содержащего хром покрытия; стадия 2: добавляют два растворимых в воде химических вещества, выбранные на стадии 1, в жидкость для нанесения не содержащего хром покрытия и перемешивают их до гомогенности, после чего изготавливают эталонный образец пленки покрытия; стадия 3: используют излучение, испускаемое прибором определения в автономном режиме толщины пленки, для возбуждения двух растворимых в воде химических веществ для получения характеристических спектров двух растворимых в воде химических веществ и, тем самым, определения толщины пленки покрытия эталонного образца; толщину пленки покрытия, определенную при использовании растворимого в воде химического вещества, которое обладает интенсивным характеристическим спектром, принимают за фактическую толщину пленки, в то время как толщину пленки покрытия, определенную при использовании растворимого в воде химического вещества, которое обладает слабым характеристическим спектром, принимают за измеренную толщину пленки, разницу между фактической толщиной пленки и измеренной толщиной пленки принимают за величину коррекции толщины; многократно проводят операции получения величин коррекции толщины, соответствующие измеренным толщинам пленки, в результате аппроксимации величин коррекции толщины и измеренной толщины пленки получают выражение корреляционной функции между измеренной толщиной пленки и величиной коррекции толщины; стадия 4: добавляют в жидкость для нанесения не содержащего хром покрытия растворимого в воде химического вещества, которое обладает слабым характеристическим спектром, и используют излучение, испускаемое прибором определения в режиме реального времени толщины пленки покрытия, для возбуждения вещества и для получения, таким образом, измеренной толщины пленки, после чего используют выражение корреляционной функции для получения величины коррекции толщины, и, в заключение, исходя из измеренной толщины пленки и величины коррекции толщины получают фактическую толщину пленки покрытия.

Изобретение относится к технологии производства изделий, в которых в той или иной степени используется сшитый полиэтилен, который может быть использован при производстве электрических кабелей, труб для газоводоснабжения и др.

Изобретение относится к измерительному устройству для определения по меньшей мере одного параметра пробы крови, с проточной измерительной ячейкой (1), в которой размещен по меньшей мере один люминесцентно-оптический сенсорный элемент (ST, SO, SG), приводимый в контакт с пробой крови, с по меньшей мере одним источником (4) света для возбуждения люминесцентно-оптического сенсорного элемента и по меньшей мере одним фотодетектором (6) для приема излученного люминесцентно-оптическим сенсорным элементом люминесцентного излучения.
Изобретение относится к области аналитической химии элементного анализа и может быть использовано для лазерно-искрового эмиссионного определения лантана, церия, празеодима, неодима в металлических сплавах и порошках. Способ основан на воздействии на поверхность исследуемого образца сфокусированного лазерного излучения с энергией импульса 0,12-0,9 Дж и длительностью импульса 0,02-240 мкс. Проводят анализ свечения лазерной искры, что позволяет выделить спектральные линии паров определяемых элементов и идентифицировать спектральные линии. Для определения каждого из элементов используются экспериментально установленные наиболее чувствительные линии лазерной эмиссии элементов в следующих спектральных диапазонах для: лантана 390-415 нм, церия 400-425 нм, празеодима 410-425 нм, неодима 400-415 нм.
Изобретение относится к аналитической атомной спектрометрии и может быть использовано в спектральном анализе для экспрессного способа определения элементного состава вещества. Способ основан на действии двух последовательных коллинеарных лазерных импульсов, направленных в одну точку поверхности пробы, причем величину межимпульсной задержки выбирают равной времени, для которого при одноимпульсном воздействии на пробу достигается наибольшее соотношение сигнал/шум. Излучение лазерной плазмы после воздействия второго импульса регистрируют с помощью спектрографа и стробируемой электронно-оптической цифровой камеры, а затем по эмиссионным атомным и ионным линиям проводят количественное определение следовых компонентов пробы. Изобретение обеспечивает увеличение чувствительности и экспрессности анализа при взаимодействии двух импульсов лазерного излучения на пробу.

Изобретение относится к медицине, области нанотехнологий, в частности к усилению контраста и глубины зондирования при получении терагерцовых изображений раковых опухолей и патологий кожи с использованием наночастиц и лазерного нагрева. Способ включает введение плазмонно-резонансных композитных наночастиц в зондируемую биоткань и облучение зондируемой биоткани лазерным пучком с длиной волны 700-900 нм, совпадающей с максимумом поглощения наночастиц. Проводят облучение зондируемой биоткани последовательностью импульсов электромагнитных волн терагерцового диапазона, измерение коэффициента отражения электромагнитных волн терагерцового диапазона при пространственном сканировании зондируемой биоткани. При этом перед облучением проводят местную аппликацию путем наложения биологически совместимого агента в жидкой форме, обладающего гиперосмотическими свойствами: глицерина, или полиэтиленгликоля, или пропиленгликоля, или раствора глюкозы или фруктозы в спирте. Облучение лазерным пучком осуществляют в режиме последовательности фемтосекундных импульсов с периодом следования не более 10 нс, синхронизованных с последовательностью импульсов электромагнитных волн терагерцового диапазона так, чтобы в зондируемую область оба импульса приходили одновременно. Часть лазерного пучка для облучения зондируемой биоткани может быть использована для создания последовательности импульсов электромагнитных волн терагерцового диапазона. Способ обеспечивает повышение контрастности и глубины зондирования биообъектов, с пространственным разрешением не менее 100 мкм. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к количественному анализу образцов с помощью лазерно-индуцированной плазмы. Система для классификации движущихся материалов в реальном времени включает в себя генератор лазерных импульсов, выполненный с возможностью создания по меньшей мере первого и второго лазерных импульсов, которые воздействуют на одно и то же место воздействия на движущихся материалах, причем первый и второй лазерные импульсы отстоят во времени на вплоть до 10 микросекунд, и детектор поглощения, выполненный с возможностью получения спектра поглощения в месте воздействия в течение временного интервала обнаружения, составляющего вплоть до 20 наносекунд, после второго лазерного импульса. Изобретение позволяет повысить эффективность классификации. 2 н. и 46 з.п. ф-лы, 3 ил.

Группа изобретений относится к области аналитических исследований и может быть использована в нефтехимической промышленности для качественного и количественного обнаружения полиароматических гетероциклических серосодержащих соединений в нефтепродуктах. Химически модифицированный планарный оптический сенсор содержит последовательно расположенные подложку на основе диэлектрического химически инертного материала, наноструктурированное покрытие толщиной 1-10 мкм на основе наночастиц благородных металлов, размеры которых составляют 20-90 нм, и прозрачную микропористую пленку хитозана, химически модифицированную π-акцепторным соединением, способным распознавать анализируемое вещество и химически связываться с ним путем формирования комплекса с переносом заряда. Также представлены способ получения указанного оптического сенсора и способ анализа полиароматических гетероциклических серосодержащих соединений с использованием данного сенсора. Достигается повышение чувствительности, селективности и экспрессности анализа. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 4 ил., 4 табл.

Изобретение относится к области спектрального анализа и касается способа и устройства атомно-эмиссионного анализа нанообъектов. Способ включает в себя испарение нанообъектов лазерным пучком и анализ нанообъектов по их свечению. Нанообъекты помещают на поверхность прозрачной подложки. На поверхность с нанообъектами изнутри подложки направляют под регулируемым углом, большим угла полного внутреннего отражения, импульс лазерного излучения с энергией, достаточной для хотя бы частичного испарения нанообъектов. Излучение пара подвергают спектральному анализу. Устройство содержит подложку с нанообъектами на поверхности и излучатель. Излучатель обеспечивает интенсивность излучения, достаточную для испарения нанообъектов, причем по обе стороны подложки или с одной ее стороны в потоке свечения нанообъектов установлен спектроанализатор, содержащий коллиматор, который входной апертурой обращен к нанообъектам. Подложка выполнена из материалов, прозрачных для излучения излучателя и которые могут быть прозрачными для собственного излучения нанообъектов. Технический результат заключается в упрощении способа измерений. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к области аналитической химии элементного анализа и может быть использовано для лазерно-искрового эмиссионного определения бериллия в металлических сплавах и порошках. Способ основан на воздействии на поверхность исследуемого образца сфокусированного лазерного излучения с длительностью импульса 240-250 мкс и энергией импульса 1,3-1,4 Дж. Проводимый анализ свечения лазерной искры позволяет выделить спектральные линии паров бериллия и идентифицировать его спектральные линии. Для определения бериллия используются экспериментально установленные наиболее чувствительные линии лазерной эмиссии элемента в спектральном диапазоне 310-321 нм.
Наверх