Wyposażenie laboratorium PSPWL obejmuje sprzęt pozwalający na prowadzenie badań za pomocą metody DP LIBS (Laserowej Spektroskopii Wzbudzeniowej z podwójnym impulsem).  Układ eksperymentalny LIBS umieszczony jest na stole optycznym w celu eliminacji drgań. Należą do niego impulsowe lasery nanosekundowe służące do wzbudzania plazmy będącej obiektem obserwacji spektrometrów będących głównym przyrządem pomiarowym w LIBS. Naszemu najważniejszemu laserowi poświęcona jest sekcja (anchor1). Posiadamy również laser światłowodowy dużej mocy, który może służyć do czyszczenia powierzchni (pierwotnie został zakupiony w ramach projektu EFDA mającego na celu usuwanie paliwa i ko-depozytu ze ściany wewnętrznej tokamaka).

Spektrometry w pracowni PSPWL pozwalają na prowadzenie pomiarów w całym widmie optycznym oraz częściowo w UV i IR. Posiadamy spektrometr wyposażony w siatkę Echelle oraz wzmacniacz obrazu służący do wyrafinowanych badań dynamiki plazmy (anchor2), jak również kompaktowy spektrometr służący do eksperymentów aplikacyjnych.

Wiele z eksperymentów prowadzonych jest w komorze próżniowej, która umożliwia uzyskanie ciśnienia na poziomie 2-3 * 10^-6 mbarr. W komorze zainstalowany jest stolik przesuwny x-y umożliwiający zdalne sterowanie zamontowanym na nim obiektem w zakresie 0-50 mm w obu kierunkach z rozdzielczością 1 mm. Komora wyposażona jest w okna umożliwiające wprowadzenie wiązki oraz obserwacje plazmy, przy czym jedno z nich wykonane jest ze szkła umożliwiającego obserwację za pomocą pirometru, który również należy do wyposażenia. Do innych portów komory dołączane są korpuskularne diagnostyki czasu-przelotu: kolektory jonów i detektory półprzewodnikowe mierzące sygnały elektryczne pochodzące od jonów oraz czujniki promieniowania rentgenowskiego i sonda ładunkowa. Sygnały z wszystkich tych czujników są rejestrowane za pomocą oscyloskopu cyfrowego. Są one źródłem bardzo ciekawych informacji na temat dynamiki plazmy laserowej.

Informacji na temat efektów oddziaływania impulsów z powierzchnią dostarcza natomiast analiza za pomocą profilomentru oraz mikroskopów. Profilometr NANOVEA pozwala na analizę głębokości z sub-mikrometrową precyzją, przy rozdzielczości w osiach x-y na poziomie 2 um.

(anchor1) LASER LOTIS TII

Jako źródło impulsów laserowych wykorzystywany jest laser LOTIS TII LS-2134D. Pozwala on na generację impulsów o czasie trwania (FWHM) 12-15 ns, energii do 200 mJ oraz częstotliwości repetycji do 10 Hz. Odstęp między impulsami można ustawiać w zakresie 0-80 us z rozdzielczością wynoszącą 1 ns.

Laser może służyć do wywalania innych urządzeń przez sygnał TTL ze zboczem narastającym pojawiającym się w momencie włączenia lampy błyskowej lub q-switcha pierwszego lub drugiego kanału (w zależności od wykorzystanego wyjścia). Możliwe jest również wyzwalania zarówno lampy jak i obu q-switchy z urządzenia zewnętrznego, np. spektrometru lub układu sterującego.

Szczegółowe informacje dostępne są na stronie producenta: https://www.lotis-tii.com/eng/productid16.php

(anchor2) SPEKTROMETER MECHELLE 5000

Spektrometrem stosowanym w IFPiLM jest MECHELLE 5000 wyposażony we wzmacniacz obrazu ISTAR. Umożliwia on obserwację widma w zakresie od 200 do 900 nm z rozdzielczością Dl/l wynoszącą 5000 przy zastosowaniu 50 um szczeliny wejściowej.  Oznacza to, że przy pomiarze fali o długości 250 nm, rozdzielczość wynosi 50 pm, natomiast 650, 130 pm. Dzięki wyposażeniu spektrometru we wzmacniacz obrazu można obserwować zjawiska zachodzące z emisją niskiego poziomu sygnału, jak również uzyskiwać bardzo dobrą rozdzielczość czasową pomiarów. Synchronizacja odbywa się bardzo precyzyjnie dzięki wyposażeniu urządzenia w DDG (Digital Delay Generator- Cyfrowy generator opóźnienia). Umożliwia on regulację zarówno czasu opóźnienia jak i otwarcia bramki z rozdzielczością nanosekundową. Jest to szczególnie ważne w przypadku badania zjawisk zachodzących w próżni, gdyż wtedy czas życia plazmy jest rzędu kilkuset nanosekund (najczęściej nie więcej niż 300 ns).

Spektrometr sterowany jest przy pomocy oprogramowania SOLIS, które umożliwia nie tylko identyfikację linii w zmierzonym widmie, lecz również różne typy pracy, jak np. kynetic series, pozwalające na wykonywanie kolejnych pomiarów ze stałym lub zmiennym przesuwaniem okna obserwacji, tryb akumulacji lub zawężenie obserwowanego obszaru widmowego (dzięki czemu można uzyskać większą częstotliwość repetycji).

Dane uzyskane ze spektrometru są przetwarzane i analizowane za pomocą stworzonych przez zespół programów w języku Python, dzięki którym możliwa jest wsadowa konwersja i kalibracja natężeniowa, a następnie dopasowanie linii oraz wyznaczenie temperatury i koncentracji elektronowej.

Bardziej szczegółowe informacje na temat spektrometru można znaleźć na stronie producenta: https://andor.oxinst.com/products/mechelle-spectrograph/mechelle-5000

HiPER fusionForEnergyLogo logo EUROfusion iter Laserlab Europe Fusenet European Commission

Szukaj na stronie

Projekty badawcze realizowane przez IFPiLM są finansowane ze środków Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego i Narodowego Centrum Nauki oraz ze środków Komisji Europejskiej na podstawie umowy grantowej No 633053, w ramach Konsorcjum EUROfusion. Wsparcia finansowego udzielają także: Międzynarodowa Agencja Energii Atomowej, Agencja Fusion for Energy, Europejska Agencja Kosmiczna i Konsorcjum LaserLab.

 

Początek strony