HOME | LOGIN | JOIN
 
Area of Research
Equipment
Publications
Conference
Conference
Conference
 
Home > Research > Area of Research
 
탭버튼_수치해석 탭버튼_실험
 
2.1. Laser Plasma Spectroscopy
2.2. Laser Generated Micro-Jet
2.3. Velocity Interferometer System for Any Reflector
2.4. 고압환경에서 알루미늄 입자의 점화 연소 특성 실험
2.5. Diagnostics
 
2.1. Laser Plasma Spectroscopy

LIBS (Laser-Induced Breakdown Spectroscopy), 레이저 유도 붕괴 분광 분석법은 레이저 유도 플라즈마 분광 분석법이라고도 하며, Atomic Spectroscopy의 한 종류이다. 높은 에너지를 갖는 펄스 레이저를 샘플에 조사하면 샘플 표면이 순간적으로 고온, 고압의 플라즈마 상태가 되고, 이 때 발생하는 빛을 분광기로 분석하는 방법이다. 이 플라즈마 빛을 분석하면 물질의 원소 구성이나 성분 등을 알아낼 수 있다.

미국 NASA에서는 2011년에 발사한 화성 탐사 로버 "Curiosity" 에 LIBS 장비를 탑재하였고, 2012년 8월에 착륙에 성공하여 현재까지 임무를 성공적으로 수행하고 있다. 다음 사진은 좌측부터 각각 "Curiosity" 로버와 탑재된 원거리 LIBS 장비를 보여준다.



우주 탐사 탑재체로서의 LIBS 시스템의 장점은 샘플의 준비과정 없이 실시간 분석이 가능하며, 동시에 여러 원소를 검출할 수 있는 등 다양한 장점을 가지고 있다. 그 중에서도 우주 탐사 분야에서 가장 유용하게 사용될 수 있는 큰 장점 중 하나가 바로 원거리 분석 능력이다. 원거리에서 LIBS가 가지는 장점은 최대 백 미터 이상의 거리에서도 검출이 가능하고, 샘플 표면의 먼지나 불순물을 제거할 수 있으며, 수 mm 수준에서 crater 안쪽을 검사하는 depth profiling도 가능하다.

따라서 현재까지 본 연구실에서는 우주 탐사에 적합한 LIBS 시스템을 구축하여 실제 우주 환경을 모사한 진공 챔버 내에서 압력에 대한 플라즈마의 특성을 분석하였다. 이러한 선행 연구를 통하여 다양한 표준 물질을 활용한 정량 분석 및 원거리 검출 연구를 수행하고 있다.

좌측의 그림은 5 m의 거리에서 x mJ의 에너지를 사용하여 획득된 암석 표준 물질 샘플의 스펙트럼이다. 그림에서와 같이 스펙트럼 방출선의 파장과 신호 세기를 분석하여 물질 구성 성분의 정성, 정량적인 분석이 가능하다.

한편, 이러한 LIBS기법을 활용하여 연료측정실험도 수행할 수 있다. 이를 통해 연소생성물 및 연료와 공기의 비 등을 측정 한다. LIBS는 기존의 다른 레이저 기반 연소측정기법보다 훨씬 단순하고 쉽게 적용할 수 있고 원거리 및 고온 고압의 조건에서도 측정이 가능하다.


아래의 그림은 LIBS로 LPG 화염을 측정하기 위한 실험구성 및 측정 결과이다. 결과로 도출된 H/O 신호는 연료의 공기의 비를 나타내는 데 이것으로 LIBS를 사용하여 연료와 공기의 비를 2차원적으로 측정할 수 있음을 알 수 있다.


Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (Space Exploration)

Laser Induced Breakdown Spectroscopy(LIBS)

  • - Excited atoms by short pulse laser are emitted at characteristic wavelengths
  • - Chemometry based on the signature emissions from unknown samples

LIBS signal Enhancement at space conditions

  • - Plasma confinement schemes to enhance spectroscopic signals
  • - Physics driven time step control
  • - Raman – LIBS compact system design for space exploration

Fig. ChemCam in space

Fig. Confined plasma experiment

Fig. Qualitative Analysis

Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (Forensic Science)

Latent fingerprints detection via two-dimensional mapping technique

  • - Latent fingerprints analyzed on varying substrates (metal, polymer, and artificial soil)

Separation of the overlapping fingerprints

  • - Discriminating different chemical components of the overlapping fingerprint

Fig. Detection of latent fingerprint

Fig. Separation of overlapping latent fingerprint