Phương pháp LIBS khi sử dụng Laser ND-YAG
Chia sẻ bài viết lên :

Nd: YAG hiện được xem là công nghệ laser làm đẹp  khá quen thuộc với các chủ spa, thẩm mỹ viện, khách hàng….với nhiều ứng dụng làm đẹp khác nhau. Nhưng bạn có biết rằng: chủ đề Nd: YAG  đã được phát hiện cách đây gần 50 năm tại Bell Labs (1964), chúng được gọi là tia laser Nd: YAG và đã trải qua nhiều năm thí nghiệm, ứng dụng, sử dụng rộng rãi trong cả nghiên cứu cơ bản và ứng dụng công nghệ với nhiều đặc điểm khác nhau. 

Về bản chất Nd: YAG  tạo ra sự phát xạ từ sóng liên tục đến xung năng lượng rất lớn hoặc xung công suất đỉnh rất cao. Ngoài ra, nó bao phủ một dải quang phổ lớn gần giống năng lượng hồng ngoại, loại bước sóng có thể nhìn thấy  ​​(sóng harmonic thế hệ 2) và sóng tia cực tím, tử ngoại ​​(sóng harmonic thế hệ từ 3-5).

Chuỗi series nội dung này được đội ngũ content THIẾT BỊ THẨM MỸ OSAKA dịch từ quyển Ebook “ND YAG LASER Edited by Dan C. Dumitras” sẽ bao gồm các kết quả mới về nghiên cứu hiện tại và sự phát triển của công nghệ laser Nd: YAG và các ứng dụng của chúng.

Hy vọng, sau những bài liên quan đến chủ đề này, Thiết bị thẩm mỹ OSAKA sẽ mang đến bạn những kiến thức mới chưa từng nghe đến, hoặc chưa có cơ hội đọc qua, và được nhận từ những lời bình từ các bạn đọc sau nội dung các phần. Nhằm đây sẽ là nền tảng thông tin chúng ta sẽ cùng chia sẻ và trao đổi, giúp tốt cho nhau và ngành thẩm mỹ, ứng dụng laser ND:YAG nói chung. 

Bạn có bao giờ nghĩ đến việc: phân tích một vùng sắc tố, thành phần hóa học, vật mẫu hay vùng tác động nào đó bằng một phương pháp hiện đại sau khi dùng Laser Nd:YAG?

Đa phần sẽ không ai quan tâm đến vấn đề này, họ chỉ cần điều trị hiệu quả hoặc dùng laser Nd:YAG giải quyết nhu cầu họ quan tâm là được, nhưng trọng một số ngành khác, thì laser ND:YAG sau khi tác động lên một vật mẫu thì các nhà nghiên cứu cần phân tích và đánh giá mẫu đó gồm có yếu tố nào. 

Bài viết hôm nay sẽ giới thiệu đến bạn một trong những phương pháp đánh giá Laser-induced breakdown spectroscopy – được dịch là Quang phổ đánh thủng cảm ứng bằng laser (LIBS) thực hiện trên dòng laser Nd:YAG tác động đến cụ thể 3 dòng xăng Sudan. Nếu bạn xem đây là một thông tin thú vị dành cho bạn, và đáng để mở rộng về vùng kiến thức cho chủ đến laser ND:YAG Q-switched thì mời bạn đọc cùng xem qua.

Giới thiệu về việc ứng dụng phương pháp LIBS

Laser-induced breakdown spectroscopy – được dịch là Quang phổ đánh thủng cảm ứng bằng laser (LIBS) sử dụng tia laser xung năng lượng thấp (thường hàng chục đến hàng trăm mJ mỗi xung) tập trung vào tác động vào vùng mục tiêu để tạo ra plasma làm bốc hơi một lượng nhỏ  đó (ta hình dung đây là vùng điều trị).

Một phần của ánh sáng phát xạ plasma được thu thập và quang phổ ra ánh sáng – nhờ vào việc phát ra bởi các nguyên tử và ion kích thích trong plasma. Một phần sẽ phát ra tín hiệu phát xạ, và điện tử tiếp quản laser được số hóa và hiển thị quang phổ như chúng ta thường nhìn thấy khi sử dụng laser.

LIBS là một loại quang phổ phát xạ nguyên tử (AES). Nó đã trở thành một kỹ thuật phân tích mạnh mẽ từ trong các ngành ứng dụng trong phòng thí nghiệm và ứng dụng thực tế. Mục đích chính của LIBS – giống như AES, là xác định thành phần nguyên tố của vùng mẫu (rắn, lỏng hoặc khí).

Việc phân tích này có thể bao gồm từ việc xác định đơn giản các thành phần nguyên tử của vùng mẫu đến xác định chi tiết hơn về nồng độ tương đối hoặc khối lượng tuyệt đối trong quá trình sử dụng chúng.

Phương pháp LIBS trong Laser ND-YAG

Việc kiểm tra ánh sáng phát ra cũng là một trong những việc phân tích LIBS vì mỗi phần tử laser có một phổ phát xạ duy nhất, hoặc chúng có thể mở rộng vạch phát xạ [3 – 5].

Quá đó chúng ta cũng có thể xác định được vị trí của các vạch phát xạ, và cũng xác định các yếu tố để hiệu chỉnh thích hợp cường độ của các vạch mức laser. – ta nói chung lại đây là việc hiệu chỉnh cường độ năng lượng laser thông qua việc kiểm tra mức độ ánh sáng laser phát ra.

Các tia laser Q-switched có khả năng tạo ra mật độ công suất tập trung cao từ một xung đơn trong thời gian ngắn đủ để tác động được và tạo ra hiệu ứng plasma laser dễ dàng để chúng ta nhận ra để đánh giá và phân tích.

Tuy nhiên, thông thường, các chỉ số tín hiệu từ nhiều plasmas laser được cộng thêm thêm vào hoặc lấy trung bình để tăng độ chính xác và hạn chế được sự không đồng nhất trong thành phần mẫu thí nghiệm hoặc tác động điều trị đến.

Ngày nay LIBS được sử dụng để phân tích năng lượng laser khí, chất lỏng, các hạt bị cuốn vào trong chất khí hoặc chất lỏng, và hạt hoặc lớp phủ trên chất rắn. Chất lỏng có thể được phân tích bằng cách tạo ra plasma laser trên bề mặt chất lỏng hoặc trên các giọt chất lỏng [7, 8]. Nếu chất lỏng trong suốt ở tia laser bước sóng, plasma có thể được hình thành ở dạng lỏng khối bên dưới bề mặt [9].

LIBS có những ưu điểm sau so với một số phương pháp không dựa trên phương pháp nguyên cứu phân tích nguyên tố như AES [10]:

  • Cung cấp thông tin định tính và định lượng về thành phần mẫu.
  • Khả năng phát hiện đa phần tử đồng thời.
  • Tính đơn giản.
  • Cung cấp phân tích thời gian thực.
  • Không cần chuẩn bị mẫu.
  • Cho phép phân tích tại chỗ chỉ cần truy cập quang học vào mẫu.
  • Thích ứng với nhiều tình huống đo lường khác nhau.

Khi ứng dụng phương pháp LIBS trong việc phân tích laser Nd-YAG sẽ giúp ta thấy rõ hơn về các mức  công suất đỉnh laser Q-switch Nd-YAG, tập trung chính xác vào mẫu phân tử laser, dễ dàng tạo ra phát xạ plasma từ của các vạch rời rạc – (các vạch ở đây được hiểu là các dấu vân tay của các nguyên tử và ion tạo thành mẫu trong đó cường độ vạch tỷ lệ với lượng nguyên tố trong mẫu. Bằng cách ghi lại các vạch phát xạ này, người ta có thể nhận được thông tin định tính và xác định các nguyên tố trong mỗi mẫu.)

Xem thêm: Laser thể rắn Nd: YAG laser và các ứng dụng

Laser YAG

Các yếu tố và các vật liệu liên quan khi sử dụng phương pháp LIBS 

Hình sơ đồ của thiết lập thử nghiệm được sử dụng trong công việc sử dụng phương pháp LIBS phân tích lượng tử, năng lượng và kích hoạt động cho ND:YAG (1).

Ứng dụng phương pháp LIBS với Laser ND-YAG

Thiết lập thử nghiệm ứng dụng phương pháp LIBS với laser ND:YAG bao gồm:

  • Bước 1: Sử dụng Laser Q-Switch Nd: YAG được cung cấp (ở cuộc thí nghiệm này chúng ta dùng lượng laser từ XSD Hua Zhong Precision Instrument Factory, model LRH786T) với thời lượng xung 10 ns và tốc độ lặp lại 0,5 Hz. Năng lượng xung của tia laser này có thể điều chỉnh được bắt đầu từ 12,57 đến 23,8 mJ.
  • Bước 2: Sử dụng Máy đo quang phổ model USB4000-UV / VIS, được cung cấp bởi hãng quang học hải dương – Mỹ, được gắn bằng sợi quang và giao tiếp với máy tính chạy hệ điều hành Windows. USB4000 mô-đun đáp ứng từ (170-900) nm. Máy dò này là máy dò mảng CCD tuyến tính Toshiba TCD1304AP, 3648 pixel, với phản ứng quang phổ trong phạm vi (150-950) nm.
  • Bước 3: Dùng phần mềm “SpectraSuite”, được cung cấp bởi Ocean Optics, đã được sử dụng trong công việc này để điều khiển máy quang phổ USB Ocean Optics.
  • Bước 4: Thực hiện tác động Nd:YAG lỏng lên 3 loại xăng Sudan khác nhau – được thu thập từ ba nhà máy lọc dầu khác nhau. Đây là những hỗn hợp chất lỏng có nguồn gốc từ dầu mỏ chủ yếu được sử dụng làm nhiên liệu trong động cơ đốt trong. Nó bao gồm hầu hết các hydrocacbon béo thu được bằng cách chưng cất phân đoạn dầu mỏ, được tăng cường iso-octan hoặc hydrocacbon thơm toluen và benzen để tăng chỉ số octan của nó.
  • Bước 5: cho thêm một lượng nhỏ các chất phụ gia khác nhằm điều chỉnh hiệu suất động cơ hoặc giảm lượng khí thải độc hại.

Quy trình thí nghiệm được thực hiện như sau:

  • Năng lượng laser đã được điều chỉnh để có đủ công suất đỉnh cần thiết để tạo thành plasma.
  • Một xung laze được bắn vào tế bào mẫu mà không có mẫu và phát xạ plasma quang phổ đã được ghi lại và lưu dưới dạng nền.
  • Sau đó ,phổ phát xạ plasma của mọi mẫu được ghi lại.
  • Phổ plasma được xử lý bằng cách trừ đi phần nền.
  • Bằng cách tham khảo cơ sở dữ liệu phổ nguyên tử, các nguyên tử và ion trong các mẫu đã xác định.

Kết quả ứng dụng phương pháp LIBS trong ND:YAG

  • ND:YAG cho phát lượng quang phổ phát xạ, trong khoảng từ 179nm đến 859 nm, của ba mẫu xăng (1, 2 và 3), tương ứng. Năng lượng laser trên mỗi xung là 23,4 mJ và thời lượng xung là 10 ns dẫn đến công suất đỉnh bằng 2,34 X106 W. Công suất mật độ là 1,32 x 108 W / cm2.
  • Cơ sở dữ liệu phổ nguyên tử được sử dụng để phân tích phổ của các mẫu thử nghiệm và kết quả được liệt kê trong bảng (1).
  • Ba quang phổ của các mẫu cho thấy các nguyên tử thiết yếu của các hydrocacbon tạo thành xăng (C và H) với các lượng khác nhau cho mỗi mẫu. Cũng có chung một lượng tương đối nhỏ các nguyên tố khác, bao gồm (Ar, Co, Fe, N, Ni, O, W, Si và Sc), được tìm thấy trong cả ba mẫu với lượng khác nhau. Argon, Coban, Sắt và Niken rất thấp ở mẫu 1 trong khi lượng lớn hơn được tìm thấy ở mẫu 2 và 3.
  • Silicon và Scandi được tìm thấy gần như bằng nhau trong cả ba mẫu. Sự hiện diện của tất cả các yếu tố được đề cập là do nguồn gốc của dầu thô. Các nguyên tử Oxy được tìm thấy với số lượng tương đối nhỏ hơn trong mẫu 1 so với mẫu 2 và 3, có vẻ như được thêm vào nhà máy lọc dầu để giảm lượng khí carbon monoxide và nhiên liệu chưa cháy hết trong khí thải do đó khử khói.
  • Phương pháp LIBS trong ND-YAGSự xuất hiện của Vonfram trong quang phổ là do một phần nhỏ của đèn nền cường độ không được lưu trữ do sự thay đổi cường độ của nó.
  • Tỷ lệ của hydro trên carbon xác định chỉ số octan, là thước đo của khả năng chống va đập của dầu mỏ đối với động cơ làm hỏng động cơ khá nhanh. Chỉ số octan giảm theo chiều dài chuỗi carbon và tăng khi phân nhánh chuỗi carbon [11]. Cao xếp hạng có nghĩa là nhiều nguyên tử hydro hơn với cùng một nguyên tử cacbon. Điều đó mô tả rằng mẫu 1 có tỷ lệ thấp hơn (2,76) và xếp hạng thấp hơn, trong khi mẫu 2 và 3 có tỷ lệ cao hơn, 3,76 và 2,84, tương ứng.

Yếu tố và vật liệu liên quan khi sử dụng phương pháp LIBS

  • Yếu tố và vật liệu liên quan khi sử dụng phương pháp LIBS
  • Yếu tố và vật liệu liên quan khi sử dụng phương pháp LIBSNgoài ra, có một lượng tương đối nhỏ các nguyên tử trung tính không phổ biến đối với ba mẫu gồm (Ca, Eu, He, Hg, K, Kr, Nb, Ne, S, Th, Ti, V, Xe). Điều này mô tả rằng các loại dầu thô ban đầu được đưa đến từ nhiều lĩnh vực khác nhau và các kỹ thuật lọc dầu khác nhau đã được sử dụng để lấy ba loại xăng, nó cũng có thể là do các chất phụ gia được thêm vào để nâng cao chất lượng xăng.
  • Bên cạnh các nguyên tử trung tính, các ion với số lượng khác nhau và các giai đoạn ion hóa được tìm thấy trong ba mẫu như: Al III, B III, C II, C III, Fe II, Fe III, Hg II, K II, Kr II, Li II, Mg II, Mg IV, N II, Na II, Ni II, O II, O III, O V, S II, S III và Si III. Một số ion này được tạo ra thông qua sự ion hóa các nguyên tử trung hòa bằng chính mật độ công suất laser.

Kết luận ứng dụng phương pháp LIBS trong ND:YAG

  • Từ kết quả thực nghiệm thu được trong công việc này, người ta có thể kết luận rằng: Kỹ thuật LIBS cho thấy các nguyên tử thiết yếu tạo thành mẫu (Hydrocarbon) xuất hiện với lượng cao hơn so với các nguyên tố khác (như Canxi, Heli, Thủy ngân, Kali, Krypton, Neon, Niobe, Scandi, Silicon, Thori, Titan, Vandite) tồn tại với số lượng rất thấp.
  • LIBS có khả năng phát hiện một cách nhạy bén hầu như tất cả các nguyên tố và ion trong xăng mẫu (kết quá dựa trên mẫu thực tế từ loại xăm Sudan).
  • LIBS là một kỹ thuật chẩn đoán rất tốt có thể được sử dụng để điều tra các yếu tố trong mẫu chất lỏng và để có được chỉ số octan, trong nhiên liệu lỏng, một cách chính xác.

Tóm lại, bài dịch ngày hôm nay sẽ không liên quan nhiều lắm về việc sự laser ND:YAG hay tên gọi Q-Switched như chúng ta sử dụng hằng ngày, hay nói chính xác hơn là phương pháp LIBS đang thực hiện nguyên cứu và phân tích năng lượng ND:YAG lỏng – cái chúng ta hay dùng trong thẩm mỹ hằng ngày là ND:YAG rắn. Tuy nhiên, đây sẽ là thông tin giúp bạn hiểu hơn về một phương pháp hiệu quả, cụ thể và có quá trình nghiên cứu dầy công khi đưa LASER ND:YAG ứng dụng trong các lĩnh vực đời sống, trong đó có làm đẹp thẩm mỹ  chúng ta đang quan tâm đến.

Hy vọng bài viết này là thông tin thêm và mở rộng hơn cho các bạn đọc giả, hoặc nếu có những thông tin chính xác hơn thì có sự đóng góp, chỉnh sửa chuyên môn thêm từ mọi người sau bài viết này.

https://osakaco.com/thiet-bi-tham-my/

Bài hay đừng ngại bấm
và bấm Chia sẻ bên dưới nhé.

Chia sẻ bài viết lên :