• << İlk
• < Önceki
• 6
• 7
• 8
• 9
• 10
• 11
• 12
• 13
• 14
• 15
• Sonraki >
• Son >>

Lazer İndüklenmiş Plazma Spektroskopisi (LIBS), katı, sıvı ve gaz örneklerdeki farklı elementlerin konsantrasyonunu tayin eden lazer tabanlı analiz tekniğidir.[2,3] LIBS, metal, plastik ve organik bileşiklerin, tehlikeli ve biyolojik malzemelerin elementel analizinde milyonda bir parçacık (ppm) tespit limitinde ölçüm yapabilmeyi sağlamaktadır. Örnek hazırlamadan uzaktan anında element analizi yapabilen bu sistem, periyodik cetveldeki tüm elementleri Ametallerden Halojenlere kadar tespit kabiliyetine sahiptir. LIBS sisteminde Lazer, yüksek enerjideki lazer atma (pulse) demeti oluşturmakta ve örnekteki küçük ölçekteki parçacıkların buharlaşmasını sağlamaktadır. Oluşan yüksek sıcaklıktaki kıvılcım, örneğin nötr, iyonize atomlara ve elektronlara ayrışmasına ve plazma oluşumuna neden olur. Spektrumdaki atomik çizgilerin şiddeti, toplam elementel konsantrasyonu ile belirlenebilmektedir. Yoğunlaştırılmış (Intensified) CCD ve kontrollü (Gated) dedektör, arkaplan ve gürültünün elimine edilmesinde ve sinyalin güçlenmesinde etkin rol oynar. LIBS sinyali, plazma oluşumunda mikrosaniye mertebesinden sonra dedekte edilmekte, zaman ve uzaydan bağımsız ölçüm yapabilmeyi sağlamaktadır. Plazma oluşumundan yaklaşık olarak 0,1 mikrosaniye sonra elementlerden ilk olarak iyonik yayınım daha sonra atomik yayınım tespit edilebilmektedir.

Lazer demetinin odaklanması neticesinde hedef etrafında oluşan plazma, sıcak yoğun ortamdan soğuk az yoğun ortama doğru hareket etmekte ve lazer soğurulması sonucunda Brehmstrahlung ve elektron-elektron etkileşmesinden doğan sürekli radyasyon oluşmaktadır. Plazma soğumaya başladıktan itibaren spektral çizgilere ait karakteristik radyasyon yayılmaya başlar. Plazmada doğal çizgi, doppler, basınç ve Stark genişleme (broadening) gözlemlenmektedir.² Yoğun ortamda iyonlaşmış atomlar plazmaya yakın, nötr atomlar ise plazmadan uzak noktalarda bulunmaktadır. Doğal çizgi genişlemesi, Lorentzian şeklinde olup atomların uyarılması esnasında, Doppler genişlemesi ise düşük yoğunluktaki plazma durumlarında gözlenmekte ve Normal (Gausiyen) dağılım göstermektedir. Elektron yoğunluğunun yüksek olması Stark sıklaşmasını oluşturmakta ve aralarındaki bağıl orandan faydalanarak elektron yoğunluğu hesaplanabilmektedir.⁴ Plazma oluşum koşullarına bağlı olarak elektron yoğunluklarından elementlerin karakteristik ışıma kabiliyetleri kontrol edilebilmektedir.

LIBS in kullanım alanlarından biri de günümüzde ince film kaplamaların kalınlıklarının belirlenmesidir. Bu özellik güneş pillerinin verimliliğinin anlaşılması açısından gereklidir. Yüzey analizi esnasında yüzey konsantrasyonu ve homojenlik tayini yapabilmesi önemlidir. Ayrıca LIBS derinlik profili tayini ile malzemelerdeki elementlerin homojen kaplandığını analiz etmede önemli katkı sağlamaktadır. Kimyasal, biyolojik numunelerin analizleri de LIBS kullanılarak yapılmakta ve düşük tespit limitinde iz (trace) elementlerin tayini de gerçekleştirilmektedir. Günümüzde en önemli tehdit unsurlardan biri olan biyolojik simulant, bakteri ve kimyasal sinir simulantları, LIBS ile tespit edilebilmekte ve çevreye yayılımımın engellenmesi sağlanabilmektedir. Bunun yanısıra LIBS, minerallerin "(cevher)" analizinde özellikle elektronik endüstrisinde kullanılan birçok malzemede temel elementlerden olan Silikat, Karbonat, ve Lityum içeren bileşiklerin tayininde de kullanılmaktadır. Tungsten ve tantalum içeren cep telefonların, diz üstü bilgisayarların ve medikal cihazların üretim kodlarının tayininde de LIBS kullanılmaktadır.

Mars'da yüzey hakkında bilgi edinmenin yanında, herkesin merak ettiği, canlı olup olmadığı konusu araştırmaların yoğunluğunun artmasına ve ABD dışındaki diğer ülkelerin de bu konuda çalışmalar başlatmasına neden olmuştur. En verimli uzaktan elementel analiz algılama sistemi olan LIBS, gerekli bilgileri Mars'dan Dünya'ya ileterek bilinmeyen gezegen konusunda insanoğlunu aydınlatmakta ve ileride yapılacak araştırma konularına ışık tutmaktadır. Özellikle lazer ve algılayıcı teknolojisi geliştikçe LIBS uygulama alanları artacak ve ileride başka gezegenlerin keşfinde de bu yöntem, büyük yararlar sağlayacaktır.

Kaynaklar:

1. http://mars.jpl.nasa.gov/msl/mission/overview/
2. Kemal E. Eseller, Markandey M. Tripathi, Fang-Yu Yueh, and Jagdish P. Singh (2010), Elemental analysis of slurry samples with laser induced breakdown spectroscopy, Applied Optics, 49, 13
3. J. P. Singh and S. N. Thakur, eds., Laser Induced Breakdown Spectroscopy (Elsevier, 2007)
4. Kemal E. Eseller, Fang-Yu Yueh, and Jagdish P. Singh (2011), Non-Intrusive, On-line, "Simultaneous Multi-Species Impurity Monitoring in Hydrogen Using LIBS, Applied Physics B, 102, 963