Геологическая энциклопедия - лазерный спектральный анализ

(a. laser spectrum analysis; н. Laserspectralanalyse; ф. analyse spectrale aux rayons lazer; и. analisis espectral laser) качественное и количественное определение элементного и мол. состава вещества путём исследования его спектров, получаемых c помощью лазерного излучения. Использование лазеров обеспечивает предельные значения наиболее важных для спектрального анализа характеристик: чувствительность на уровне детектирования единичных атомов и молекул, избирательность вплоть до регистрации частиц c определёнными квантовыми характеристиками в смеси частиц, предельное спектральное (до полного устранения влияния прибора) и временнуe (до 10^-14 c) разрешение, возможность дистанционного анализа (до неск. км). Л. c. a. используется, как правило, в тех случаях, когда требуемые от анализа характеристики не могут быть получены c помощью традиционных методов и приборов спектрального анализа.

Лазерный атомный анализ основан на переводе исследуемого вещества в состояние атомного пара, просвечивании этого пара лазерным излучением на частотах, резонансных частотам возбуждения атомов анализируемого элемента, и регистрации флуоресценции возбуждённых атомов (Атомно-флуоресцентный анализ) или образующихся при ступенчатой фотоионизации ионов (атомно-фотоионизационный анализ). Для лазерного атомного анализа пределы обнаружения элементов в реальных образцах г. п., морской воде, донных осадках и высокочистых материалах на уровне 10^-8-10^-11%, в чистых водных растворах элементов достигают 10^-12%. Для всех элементов чувствительность Л. c. a. на 1-3 порядка выше, чем для наиболее чувствительного Атомно-абсорбционный анализа. Лазерный атомный анализ незаменим при определении следовых концентраций элементов и исследовании их распределения в природных водах и земной коре, определении предельно малых содержаний редких и благородных металлов в технол. растворах при переработке руд, при поиске новых м-ний редких элементов по ореолам их рассеяния и т.п.

B основе лазерного молекулярного анализa лежит способность молекул избирательно поглощать или рассеивать лазерное излучение частоты, соответствующей их электронно-колебательно-вращательным переходам. O процентном мол. составе вещества судят по величине прошедшего через него, поглощённого, переизлученного или рассеянного в нём света или по величине зарегистрированных продуктов фотодиссоциации или фотоионов молекул в зависимости от частоты возбуждающего излучения.

Чувствительность анализа при детектировании прошедшего через вещество лазерного излучения (абсорбционный метод), напр. при определении содержания молекул NO и CO в пробах атм. воздуха или при измерениях в атмосфере, составляет 10^-4-10^-6%. Анализ более сложных молекул, в частности углеводородов, проводят c использованием специфического для лазеров эффекта насыщения поглощения, позволяющего выявить структуру в перекрывающихся спектрах поглощения молекул. Портативные приборы на основе абсорбционного метода могут быть использованы при газои нефтеразведке, для контроля содержания в забое рудничного и др. газов.

При регистрации поглощённой в веществе доли излучения (оптико-акустич. метод) чувствительность обнаружения определённых примесей в смеси, напр. молекулярных загрязнений в воздухе, достигает 10^-6-10^-7%. B сочетании c временным разделением компонентов смеси методами хроматографии оптико-акустич. метод пригоден в нефтехимии (для анализа сложных углеводородных смесей), в геологии и сейсмологии (для измерения концентрации и вариаций изотопного состава мол. газов для нефтеразведки и прогнозирования землетрясений).

Метод комбинац. рассеяния света используется для дистанционного анализа загрязняющих атмосферу пром. и вулканич. выбросов. Ha расстояниях 100 м чувствительность обнаружения ряда газов в шлейфе выбросов из заводских труб и в атмосфере находится на уровне 10^-2-10^-4%.

Литература: Аналитическая лазерная спектроскопия, пер. c англ., M., 1982; Лазерная аналитическая спектроскопия, под ред. B. C. Летохова, M., 1986.

O. H. Компанец.