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Self-absorption in laser-induced plasmas in simulated Martian atmospheric conditions

Hansen, Peder Bagge und Schröder, Susanne und Vogt, David und Kubitza, Simon und Rammelkamp, Kristin und Hübers, Heinz-Wilhelm (2019) Self-absorption in laser-induced plasmas in simulated Martian atmospheric conditions. 10th Euro-Mediterranean Symposium onLaser-Induced Breakdown Spectroscopy, 2019-09-08 - 2019-09-13, Brno, Czech Republic.

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Kurzfassung

ChemCam on board the Mars rover Curiosity is the first LIBS instrument on Mars. In 2020,two more LIBS instruments will follow [1,2]. Thus, understanding the capabilities andchallenges of LIBS in Mars’ atmosphere is of high interest. A general challenge of LIBS is self-absorption (SA). The effect of SA depends on the atmospheric conditions. In Earth’satmosphere SA affects the intensities of the emission lines strongly and breaks the linearityof calibration curves which limits their accuracy [3]. While SA is expected to be lower inMartian conditions, no extensive studies on this have been reported. In this study weinvestigate SA in LIBS spectra acquired in simulated Martian atmospheric conditions. LIBSspectra of salts are obtained with two different setups: A high-resolution LIBS setup with ahigh spectral range and a plasma imaging setup allowing for spatially resolvedmeasurements of the full plasma at a selected small spectral range. In measurements madewith the plasma imaging setup, the effect of SA on the Ca(II) doublet at 393 nm and 396 nmcan be observed. Fig. 1A shows the intensity ratio of the two emission lines for line-of-sightmeasurements through the plasma plume at different distances from the plasma axis. Withnegligible SA the ratio would be 2.1. We find a strong influence of SA, especially for largeeffective path lengths through the plasma center. For the calculation of the SA effect inspectra of the high-resolution LIBS setup, the plasma is modelled as a two-layer plasma inlocal thermal equilibrium. Temperature, electron density, and effective path length of eachlayer are varied and the resulting simulated spectra are compared to the measurements tofind the best fit, see Fig. 1B. From the values of the best fit we find that many strong emissionlines are significantly affected by SA, even though the effect is not obvious from the lineprofiles because of the instrumental broadening.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/136161/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Poster)
Titel:Self-absorption in laser-induced plasmas in simulated Martian atmospheric conditions
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Hansen, Peder BaggePederBagge.Hansen (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schröder, SusanneSusanne.Schroeder (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-1870-3663NICHT SPEZIFIZIERT
Vogt, DavidDavid.Vogt (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-1109-6960NICHT SPEZIFIZIERT
Kubitza, SimonSimon.Kubitza (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Rammelkamp, KristinKristin.Rammelkamp (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-4808-0823NICHT SPEZIFIZIERT
Hübers, Heinz-WilhelmHeinz-Wilhelm.Huebers (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:9 September 2019
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:LIBS, laser-induced breakdown spectroscopy, SA, self-absorption, Mars
Veranstaltungstitel:10th Euro-Mediterranean Symposium onLaser-Induced Breakdown Spectroscopy
Veranstaltungsort:Brno, Czech Republic
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:8 September 2019
Veranstaltungsende:13 September 2019
Veranstalter :EMSLIBS
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R SY - Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Vorhaben OptoRob (alt)
Standort: Berlin-Adlershof
Institute & Einrichtungen:Institut für Optische Sensorsysteme > Terahertz- und Laserspektroskopie
Hinterlegt von: Hansen, Peder Bagge
Hinterlegt am:21 Sep 2020 12:38
Letzte Änderung:24 Apr 2024 20:38

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