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Métrologie de l'endommagement laser| Réf : P2870 v1
Auteur(s) : Daniel L'HERMITE, Jean-Baptiste SIRVEN
Date de publication : 10 juin 2015
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Les phénomènes physiques mis en jeu en LIBS sont nombreux et complexes. Ils ne sont pas encore suffisamment compris pour permettre une modélisation complète du processus. Nous présentons ici une vision simplifiée, communément admise par la communauté LIBS et décrivant qualitativement les principaux phénomènes mis en jeu. Ces informations sont utiles à la compréhension mais ne sont pas fondamentales pour la réalisation des analyses.
Afin de produire l'ablation de la matière, il est nécessaire d'utiliser une densité de puissance (ou éclairement) I (en GW/cm2) supérieure à un certain seuil :
avec :
Le seuil d'ablation dépend des caractéristiques de l'échantillon et des paramètres laser (longueur d'onde λ, durée d'impulsion). L'ablation est gouvernée par la capacité d'absorption du laser par le matériau, la diffusion thermique et les paramètres thermodynamiques du matériau.
Pour les métaux, le modèle de Drude permet de rendre compte du chauffage du matériau entraînant l'ablation. La profondeur de pénétration optique dépend de l'indice optique du milieu et peut être estimée par la loi de Beer-Lambert (en supposant que le matériau garde ses propriétés optiques durant le chauffage laser) :
avec :
La profondeur de pénétration thermique L par conduction est...
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OPTIQUE PHOTONIQUE
(1) - DEBRAS-GUEDON (J.) et al - De l'utilisation du faisceau d'un amplificateur à ondes lumineuses par émission induite de rayonnement (laser à rubis), comme source énergétique pour l'excitation des spectres d'émission des éléments. - CR Acad. Sci., 257, p. 3336 (1963).
(2) - RADZIEMSKI (L.J.) - From laser to LIBS, the path of technology development. - Spectrochim. Acta. Part. B, 57, p. 1109 (2002).
(3) - BERTHOUD (T.) et al - Recent advances in laser spectroscopy for analysis and control in nuclear industries. - J. Phys. Colloques, 48, p. C7-765 (1987).
(4) - HAHN (D.W.) et al - Laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS), Part I : Review of basic diagnostics and plasma-particle interactions : still-challenging issues within the analytical plasma community. - Appl. Spectrosc., 64, p. 335A (2010).
(5) - HAHN (D.W.) et al - Laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS), Part II : Review of instrumental and methodological approaches to material analysis and applications to different fields. - ...
Détecteurs quantiques pour l'ultraviolet, le visible et le proche infrarouge.
ICP-OES : couplage plasma induit par haute fréquence – Spectrométrie optique.
Limite de détection de méthodes d'analyse et termes apparentés.
Base de données de raies d'émission atomiques http://physics.nist.gov/PhysRefData/Handbook/periodictable.htm http://physics.nist.gov/PhysRefData/ASD/lines_form.html http://www.cfa.harvard.edu/amp/ampdata/kurucz23/sekur.html
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