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Modeling of time-resolved LIBS spectra obtained in Martian atmospheric conditions with a stationary plasma approach

Hansen, Peder Bagge und Schröder, Susanne und Kubitza, Simon und Rammelkamp, Kristin und Vogt, David und Hübers, Heinz-Wilhelm (2021) Modeling of time-resolved LIBS spectra obtained in Martian atmospheric conditions with a stationary plasma approach. Spectrochimica Acta Part B: Atomic Spectroscopy (178). Elsevier. doi: 10.1016/j.sab.2021.106115. ISSN 0584-8547.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
10MB

Offizielle URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0584854721000628

Kurzfassung

In this study, we investigate the characteristics of the LIBS plasma in Martian atmospheric conditions using stationary modeling of the LIBS plasma. LIBS spectra are simulated from a one-dimensional model of the plasma divided into two zones along the line of sight. The simulations are based on local thermal equilibrium and carried out using radiative transfer. The simulated spectra are fitted first to synthetic LIBS spectra to test the implementation and in a second step to time-resolved LIBS data of a carbonate sample obtained in experimentally simulated Martian atmospheric conditions. From the fits to the synthetic LIBS spectra, we confirm that plasmas with spatial gradients in the temperature and densities can be well described in a two-zone plasma model. From the fits to the measured data this observation also holds true. We find that the most of the emission lines are well described in the two-zone model and that the two-zone model is a significant improvement from the one-zone model. Furthermore, we obtain typical values of the plasma properties in the two-zone approximation from 500 ns to 1250 ns after plasma initiation and derive the effect of self-absorption, which is predicted to decrease the strongest pixel intensities by a factor of almost two orders of magnitudes.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/143703/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Modeling of time-resolved LIBS spectra obtained in Martian atmospheric conditions with a stationary plasma approach
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
Kubitza, SimonSimon.Kubitza (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Rammelkamp, KristinKristin.Rammelkamp (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-4808-0823NICHT SPEZIFIZIERT
Vogt, DavidDavid.Vogt (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-1109-6960NICHT SPEZIFIZIERT
Hübers, Heinz-WilhelmHeinz-Wilhelm.Huebers (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:April 2021
Erschienen in:Spectrochimica Acta Part B: Atomic Spectroscopy
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1016/j.sab.2021.106115
Verlag:Elsevier
ISSN:0584-8547
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS) Martian atmospheric conditions Fits to emission spectra Two-zone model Plasma properties Self-absorption
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Robotik
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R RO - Robotik
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - OptoRob [RO]
Standort: Berlin-Adlershof
Institute & Einrichtungen:Institut für Optische Sensorsysteme
Hinterlegt von: Vogt, Dr. David
Hinterlegt am:01 Sep 2021 10:05
Letzte Änderung:01 Jun 2023 03:00

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