Sampling considerations when analyzing micrometric-sized particles in a liquid jet using laser induced breakdown spectroscopy

International audiencePollution of water is a matter of concern all over the earth. Particles are known to play an important role in the transportation of pollutants in this medium. In addition, the emergence of new materials such as NOAA (Nano-Objects, their Aggregates and their Agglomerates) emphasizes the need to develop adapted instruments for their detection. Surveillance of pollutants in particulate form in waste waters in industries involved in nanopartide manufacturing and processing is a telling example of possible applications of such instrumental development. The LIBS (laser-induced breakdown spectroscopy) technique coupled with the liquid jet as sampling mode for suspensions was deemed as a potential candidate for on-line and real time monitoring. With the final aim in view to obtain the best detection limits, the interaction of nanosecond laser pulses with the liquid jet was examined. The evolution of the volume sampled by laser pulses was estimated as a function of the laser energy applying conditional analysis when analyzing a suspension of micrometric-sized particles of borosilicate glass. An estimation of the sampled depth was made. Along with the estimation of the sampled volume, the evolution of the SNR (signal to noise ratio) as a function of the laser energy was investigated as well. Eventually, the laser energy and the corresponding fluence optimizing both the sampling volume and the SNR were determined. The obtained results highlight intrinsic limitations of the liquid jet sampling mode when using 532 nm nanosecond laser pulses with suspensions

Étude des processus physico-chimiques dans un plasma produit par ablation laser pour la croissance de couches minces

Un diagnostic d'imagerie de fluorescence induite par laser (LIF) a été employé pour mesurer des densités d'atomes et de molécules dans leur état fondamental lors de l'ablation de cibles de Ti et AI par un faisceau laser en présence d'un gaz réactif de N$_2$ ou O$_2$ à une pression de quelques dizaines de pascals. Une cartographie de densité en échelle absolue du panache plasma a ainsi été obtenue à l'aide de mesures complémentaires de spectroscopie d'absorption. De plus, des calculs basés sur un modèle d'équilibre thermodynamique local (ETL) ont été effectués afin de prédire la formation des molécules diatomiques par réactions chimiques dans un plasma de mélange vapeur-gaz dans des conditions similaires à celles du processus d'ablation laser. L'ensemble des résultats met en évidence le rôle des réactions chimiques en phase plasma dans la synthèse de couches minces par ablation laser réactive

Accurate analyses of materials with calibration-free laser-induced breakdown spectroscopy : a dream ?

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Nano-droplet ejection and nucleation of materials submitted to non-thermal plasma filaments

Methods to induce non-thermal atmospheric pressure plasma filaments are presented with related properties for micro, streamer and prevented spark discharges, respectively, induced in planar Dielectric Barrier Discharges with one electrode covered by dielectric material (mono-DBD) or point-to-plane Corona. Two mechanisms of nano-particles formation are depicted from aerosol size distributions and TEM analysis. 0.1–10 mJ prevented spark discharges produce 10–100 nm droplets ejected from melted craters as well as nucleated primary particles and subsequent 10–100 nm agglomerates, by nucleation and coagulation in expanding vapor jets. With smaller energy per filament, 0.1–10 μJ micro-discharges and 0.1–100 μJ streamers, the initial local vapor fluxes emitted from spots of interaction between plasma filaments and electrodes are reduced. Subsequent smaller primary particle density limits the local coagulation in the vapor plume since 2–10 nm non-agglomerated crystalline metal nano-particles are produced in mono-DBD with Au, Ag and Cu electrode. Besides, the evolution of the aerosol size from primary nano-particles to agglomerates with transit time suggests slow coagulation of these primary metal particles in mono-DBD. Aerosol properties depend on the energy per filament and on the electrode. The final size is controlled by plasma parameters and transit time in and after the plasma. The aim is to underline emerging applications of atmospheric pressure plasmas for the production of tailored particles with tunable size, composition and structure with non-thermal plasma filaments to control the resulting properties of nano-powders and materials. Production rates and related energetic yields are compared

Caractérisation de l'émission particulaire de nanodéchets halogénés lors d'une incinération dans un four de laboratoire à 1100°C

International audienceL'élimination des déchets contenant des nanocharges (ceci incluant leur incinération) se doit d'être étudié pour en mesurer l'impact sur la santé humaine et l'environnement. Il y a peu de connaissances sur le sujet de l'incinération de déchets nanostructurés. Dans ce contexte, le projet NanoWet soutenu par l'ADEME a été mis sur pied. Il se focalise sur le traitement de déchets nanostructurés halogénés et soufrés dans les filières spécialisées à haute température (1100°C). L'objectif général du projet est triple, à savoir d'évaluer l'influence (i) de la haute température sur le processus d'incinération (ii) de la présence de gaz acide dans les fumées sur l'émission particulaire (iii) des tours de lavages installées dans l'usine de traitement sur la capture des particules

Initial Cavity Ring-Down Density Measurement on a 6-kW Hall Thruster

Peer Reviewedhttp://deepblue.lib.umich.edu/bitstream/2027.42/90717/1/AIAA-2011-5994-485.pd