CC BY
810. S. S. Golik, A. A. Ilyin, M. Yu. Babiy, Yu. S. Biryukova, V. V. Lisitsa, O. A. Plasma Science and Technology, 17, 11 (2015) 975-978
11. V. K. Unnikrishnan, K. S. Choudhari, S. D. Kulkarni, R. Nayak, V B. Kartha and C. Santhosh, RSC Adv., 2013,3,25872-25880
12. Yu.S. Biryukova , S.S. Golik, Ilyin A.A., M.Yu. Babiy, V V Lisitsa , T.M. Agapova Influence of
energy and repetition rate of the femtosecond laser pulses on the spectral and temporal characteristics of plasma in laser induced breakdown spectroscopy of aqueous solutions//.// Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering 21, Atmospheric Physics. 22nd International Symposium Atmospheric and Ocean Optics: Atmospheric Physics, Vol. 10035, 100352E
ИССЛЕДОВАНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ ФОРМИРОВАНИЯ СПЕКТРОВ КОМБИНАЦИОННОГО РАССЕЯНИЯ В МОРСКОЙ ВОДЕ ПРИ ВОЗБУЖДЕНИИ УЛЬТРАКОРОТКИМИ ЛАЗЕРНЫМИ ИМПУЛЬСАМИ В _СИНЕ - ЗЕЛЕНОЙ ОБЛАСТИ СПЕКТРА_
Майор Александр Юрьевич
д.т.н. ведущий инженер электроник ФГБОУДальневосточный федеральный университет, г. Владивосток
Прощенко Дмитрий Юрьевич к. ф. -м. н. техник-проектировщик ФГБОУ Дальневосточный федеральный университет, г. Владивосток
Голик Сергей Сергеевич к.ф.-м.н. ведущий научный сотрудник ФГБОУ Дальневосточный федеральный университет, г. Владивосток
Бабий Михаил Юрьевич инженер-проектировщик ФГБОУ Дальневосточный федеральный университет, г. Владивосток
Боровский Антон Валерьевич аспирант
ФГБОУ Дальневосточный федеральный университет, г. Владивосток
INVESTIGATION OF THE FEATURES OF FORMATION OF RAMAN SPECTRA IN SEA WATER UNDER EXCITATION BY ULTRASHORT LASER PULSES IN THE BLUE-GREEN
REGION OF THE SPECTRUM
Mayor Alexander
Far Eastern Federal University Vladivostok Proschenko Dmitriy Far Eastern Federal University Vladivostok Golik Sergey Far Eastern Federal University Vladivostok Babiy Michael Far Eastern Federal University Vladivostok Borovskiy A. V. Far Eastern Federal University Vladivostok
АННОТАЦИЯ
Проведены лабораторные эксперименты по исследованию параметров спектров комбинационного рассеяния образцов морской воды с различной концентрацией хлорофилла А при возбуждении ультракороткими лазерными импульсами на длинах волн 470, 480 и 490. Исследовались влияние фотосинтезирую-щего пигмента на эффективность возбуждения спектров и форма линии комбинационного рассеяния (КР) при возбуждении лазерными импульсами с длительностью порядка времени поперечной релаксации Т2. ABSTRACT
Laboratory experiments were performed to study the parameters of Raman spectra of samples of sea water with different concentrations of chlorophyll A when excited by ultrashort laser pulses at wavelengths of 470, 480, and 490. The effect of a photosynthetic pigment on the excitation efficiency of the spectra and the Raman line shape (Raman scattering) pulses with a duration on the order of the transverse relaxation time T2 were investigated. Ключевые слова: фемтосекундные импульсы, комбинационное рассеяние, хлорофилл А Keywords: femtosecond pulses, Raman scattering, chlorophyll A
Исследование взаимодействия лазерного излучения ультракороткой длительности с фотосинте-зирующими системами (ФС) имеет важное значения с точки зрения понимания их функционирования и создание моделей переноса и трансформации энергии молекулярными комплексами, входящими в состав ФС. Использование лазеров, обладающих ультракороткими длительностями импульсов (фем-тосекундной длительности), позволяет использовать лазерную когерентную спектроскопию с временным разрешением меньшим, чем времена поперечной релаксации энергетических уровней молекулярных комплексов, входящих в состав ФС. Это открывает новые возможности по исследованию механизмов преобразования энергии в ФС, позволяет определять направление воздействия внешних факторов на основное звено в цепи морских экосистем - клетки фитопланктона (включая оценки ущерба воздействия нефтяных загрязнений на морские экосистемы). Проведение лабораторных исследований с использованием резонансных
ультракоротких импульсов (УКИ) возбуждения спектров комбинационного рассеяния (КР) позволит не только определять концентрацию основного фотосинтезирующего пигмента клеток - хлорофилла А [1], но и определять механизмы формирования контура огибающей КР [2].
Для проведения исследований характеристик спектров комбинационного рассеяния при возбуждении УКИ в диапазоне 470-490 нм использовался фемтосекундный комплекс Spitfire pro 5W + Tsunami (Spectra Physics) с сопряженным параметрическим усилителем TOPAS (Spectra Physics). Спектры комбинационного рассеяния регистрировались с помощью многоканального оптического анализатор PiMAX3 со спектрографом Acton SP2300 (Princeton Instruments). Частота следования импульсов задавалась 1 кГц. Мощность падающего излучения составляла порядка 3-4 мВт. Полученные спектры КР представлены на рисунках 1-3.
Рисунок 1. Спектры комбинационного рассеяния морской воды с различной концентрацией хлорофилла-А при взаимодействии с фемтосекундными импульсами длительностью порядка 150 фс на длине волны
470 нм
570 580
X, нм
Рисунок 2. Спектры комбинационного рассеяния морской воды с различной концентрацией хлорофилла-А при взаимодействии с фемтосекундными импульсами длительностью порядка 150 фс на длине волны
480 нм
Рисунок 3. Спектры комбинационного рассеяния морской воды с различной концентрацией хлорофилла-А при взаимодействии с фемтосекундными импульсами длительностью порядка 150 фс на длине волны
490 нм
Согласно полученным спектрам в случае возбуждения на длине волны 470 нм при повышении концентрации хлорофилла А наблюдается рост сигнала комбинационного рассеяния. На длине волны 490 нм уровень сигнала при концентрации 50 мкг/л ниже по сравнению с пробой, в которой отсутствуют клетки фитопланктона. Во всех случаях коэффициент детерминации выше при аппроксимации спектров комбинационного рассеяния функцией гаусса в сравнении с аппроксимацией лоренцевским контуром. При возбуждении импульсами фемтосекундной длительности спектры аппроксимируются одной функцией гаусса, в отличие от случаев возбуждения наносекундным и непрерывным излучением.
Экспериментальные работы по определению спектров КР были выполнены при поддержке
гранта РНФ (соглашение № 14-50-00034), обработка спектральных данных и исследование контуров спектральных линий выполнены при поддержке гранта РФФИ (соглашение №17-02-00802\17).
Список литературы
1. Майор А. Ю., Голик С. С., Нагорный И. Г., Прощенко Д. Ю. Пробоотборник для подводного лазерного искрового спектрометра //WORLD SCIENCE: PROBLEMS AND INNOVATIONS. -2016. - С. 78-82.
2. Mayor, A. Y., Bukin, O. A., Proschenko, D. Y., Golik, S. S. Investigation of features of processes Raman and fluorescence sea water depending on the time characteristics of the excitation radiation //XXI International Symposium Atmospheric and Ocean Optics. Atmospheric Physics. - International Society for Optics and Photonics, 2015. - С. 968043-968043-5.
