Многопроходовая оптическая схема для лазерного спектрометра приращения ионной подвижности

, А. В. СЫЧЕВ, ,

Московский инженерно-физический институт (государственный университет)

Многопроходовая оптическая схема

для лазерного спектрометра приращения

ионной подвижности

Разработана и создана многопроходовая оптическая система для эффективной ионизации молекул в лазерном спектрометре приращения ионной подвижности. Достигнута высокая чувствительность детектора СПИП с использованием системы.

Известно, что многоступенчатая ионизация молекул обладает высокой селективностью. [1] Это означает, что в отличие от радиоактивных источников, излучение поглощается селективно. При детектировании концентраций этих молекул на уровне 10 ppb и ниже поглощение не приводит к существенной потере энергии лазерного луча. Для эффективного использования эффекта многоступенчатой ионизации целесообразно использовать многократное прохождение луча через ионный источник.

Важно, что в разработанном нами ионном источнике для спектрометра приращения ионной подвижности (СПИП) [2] нет необходимости фокусировать излучение. Требуемой интенсивности на уровне 105 Вт/см2 можно достигнуть без фокусировки даже используя портативные твердотельные лазерные системы с генерацией гармоник. В работе используется 4-я гармоника лазера YAG: Nd3+ (λ = 266 нм). Для генерации четвертой гармоники использовались кристаллы KDP и ВВО.

В работе был разработан макет многопроходовой оптической схемы, который испытывался совместно со СПИП. Оптическая схема располагается непосредственно в области разделительной камеры, полевого ввода ионов и газового затвора, где одновременно формируется система газовых потоков. Важно, что преобразование излучения в четвертую гармонику происходит непосредственно в оптическом тракте спектрометра, что с использованием интерференционных зеркал на длину волны λ = 266 нм дало возможность осуществить многократный проход лазерного луча.

Разработанная схема была опробована в портативном СПИП с портативным лазером. Несмотря на относительно малые значения энергии в лазерном импульсе (до 500 мкДж/имп), за счет многопроходовости удалось получить высокую чувствительность детектора и зарегистрировать пары следующих нитросоединений: тринитротолуола (ТНТ), пентаэритириттетранитрата (ТЭН) и циклотриметилентринитрамина (гексоген).

Список литературы

1.  , , Чистяков A. A. О возможности регистрации ультрамалых количеств нитросоединений методом многоступенчатой лазерной ионизации в сочетании со спектрометрией ионной подвижности// Инженерная физика, 2000. № 4. С.49-54.

2.  , , Чистяков спектрометрия приращения ионной подвижности для детектирования сверхмалых концентраций органических молекул в воздухе. //Науч. сессия МИФИ-2007: Сб. науч. тр.: В 15 т. М.: МИФИ, 2007. Т.15. С.71.