ÇS m 7 _T $ [ Ì ¦ R} º Ä Z ØV Ä0 n É8 ý A 0W ë s ò & ÿß O Ë P c pS X ì Ä Ó Þ Ö «V R Ë ì Å

(1)

÷ m

ÇS m 7 _T $ [ Ì ¦ R} º Ä Z ØV Ä0 n É8 ý A 0W ë s ò & ÿß O Ë P c pS X ì Ä Ó Þ Ö «V R Ë ì Å

T

÷ 7 B0 å

3 l

q í@ / < Æ § o < Æõ , Á ºî ß 534-729

Â 6 Ò ö ¶ Br )

3 l

q íK ª @ / < Æ § § ª õ & ñ Â Ò, 3 l q í 530-729 (2011¸ 9 Z 4 7{ 9 ~ Ã Î6 £ §, 2011¸ 10 Z 4 5{ 9 > F S X & ñ )

:

r 7 Hë H \ " f H Ó ü t| 9 _ " é ¶ è ì r$ 3 Z O î r X < Y Us $ Ä » ¸ e ¦ Ý ¼ ì rF gZ O ` ¦ s 6 x ô Ç K ª ¨ 8

â

¸% i y r l Õ ü t _ & h 6 x 0 p x$ í ` ¦ ] jr ô Ç . Y Us $ Ä » ¸ e ¦ Ý ¼ ì rF gZ O É r { 9 ì ø Í& h Ü ¼ Ð Ã º ppm_ y

¸ Ð z ´r ç ß " é ¶ è ì r$ 3 s 0 p x ô Ç l Õ ü t s . ppb ∼ ppt Ã ºï r _ y ¸\ ¦ ° ú H : x& h ¦y ¸ " é ¶ è ì

r$ 3 l Z O \ q K " f y ¸ H a % ~ t · ú §Ü ¼ r « Ñ_ % o õ & ñ s þ j è o ÷ & ¦ z ´r ç ß ì r$ 3 s 0 p x

H & h É r K ª ¨ 8 â & ³ © \ " f z ´r ç ß ¸% i y r l Õ ü t Ð LIBS\ ¦ Ö ¸6 x l \ B Ä º Ä »6 x ô Ç : £ ¤f ç s . ] j Å

Ò ¸ H K \ " f G 2 [ô Ç Ñ þ or « Ñ\ í < Ê÷ &# Q e H º ú ¸ o u " é ¶ èü < Ã º1 l wÓ ü t \ í < Ê÷ &# Q e H è´ o u, º ú ¸ o u " é ¶

è[ þ t` ¦ Y Us $ Ä » ¸ e ¦ Ý ¼ ì rF gZ O ` ¦ : x K " f Ø ¦ % i . ¢ ¸ô Ç K Ã º\ 6 x K ÷ &# Q e H Á ºl " é ¶ è[ þ t

`

¦ Y Us $ Ä » ¸ e ¦ Ý ¼ ì rF gZ O ` ¦ : x K " f & ñ | ¾ Ó& h Ü ¼ Ð 8 £ ¤& ñ ¦ ½ + É M : 6 x ½ + É Ã º e H D h Ðî r & ñ

|

¾ Ó o l Z O ` ¦ ] jî ß ô Ç .

Ùþ

d#Q: Kª¨8â yr, YUs$ Ä»¸ e¦Ý¼ ìrFgZO, Ãº×æ 6 xK s:r

Feasibility Study of Applications of LIBS for Monitoring Marine Environment

Yonghoon Lee

Department of Chemistry, Mokpo National University, Muan 534-729

Song-Hee Han

^∗

Division of Liberal Arts and Science, Mokpo National Maritime University, Mokpo 530-729 (Received 7 September 2011 : accepted 5 October 2011)

We have applied laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS), one of the elemental analysis methods, as a technique to monitor a marine environment. LIBS realizes a real-time in-situ multi- elemental analysis with a limit of detection (LOD) around a few ppm. Although the LOD of LIBS is not competitive enough in comparison with conventional elemental analysis techniques with LODs down to the ppt level, the real-time and in-situ nature of LIBS is very useful for monitoring a marine environment. Calcium in a marine whitening-event sample and sodium and calcium in tap water have been detected using LIBS. Finally, for water samples we suggest a new method to calibrate LIBS signal intensities to the concentrations of the elements in the samples. The Raman scattering signal intensity from water molecules can be utilized as a reference signal for calibrating the LIBS signal intensity.

PACS numbers: 42.62.Fi, 89.60.Ec, 92.40.Kc

Keywords: Monitoring marine environment, Laser-induced plasma spectroscopy, Water analysis

∗E-mail: [email protected]

-976-

(2)

I. " e Â ] Ø

s Ð Ñ ü t Q Ä ºo _ H _ × æ כ

¹ô Ç Ò q tI > s 9 " é ¶ s ½ + É Ã º e . B ¸ ß ¼ ¦ É r K

ª ¸% i ¦[ þ t s µ 1 ÏÒ q t ¦ e . ¢ ¸ô Ç ç ß Ö ¸1 l x Ü ¼ Ð

K t 5 Å q& h Ü ¼ Ð K ª ¨ 8 â x 9 Ò q tI > o ¦ e .

ç ß Ö ¸1 l x É r K î ß s K $ @& h Ó ü t _ s 1 l x õ ° ú É r t

| 9

< Æ& h o÷ r ë ß m K Ã º x 9 K $ @& h Ó ü t 1 p x \ ¸% i Ó

ü t| 9 » ¡ ¤& h _ " é ¶ s ÷ & ¦ e . " é ¶ _ Ð ¦ Å Ò

H K × þ ` ¦ t 5 Å q& h Ü ¼ Ð ¾ ºo ¦ s 6 x l 0 AK " f \ ¦ s

6 x H ç ß _ â ] j Ö ¸1 l x` ¦ 2 ;¨ 8 â & h Ü ¼ Ð > h H 1 l x r

\ K ª ¸% i ` ¦ & ³ © \ " f ~ 1 ¦ Ø Ô> y r H l Õ ü t s

9 כ ¹ . K ª ¨ 8 â & ³ © \ " f z ´r ç ß ¸% i y r l Õ ü t

`

¦ ½ ¨ & ³ l 0 AK " f Y Us $ ì rF g l Õ ü t` ¦ s 6 x H כ s

½

+ Ëo & h s . s \ @ /ô Ç ½ ¨^ & h z ´r ç ß y r & h 6 x Y V

\

¦ Y > t ¶ ú ( R Ð 6 £ § õ ° ú . Barbini 1 p x É r r « Ñ G 2

[ © u \ ¦ ½ ¨q ô Ç è+ þ A z ´r ç ß Y Us $ " é ¶ è ì r$ 3 r Û ¼% 7

`

¦ ] j # Ã Ð ~ Ã Ì\ © Ã Ì # z F G K % i \ " f K $

@& h Ó ü t \ @ /ô Ç " é ¶ è ì r$ 3 ` ¦ Ã º' % i [1]. p ² D G NASA

½ ¨h Ë >_ Chekalyuk 1 p x É r Y Us $ " é ¶ 8 £ ¤& ñ l l \ ¦ q '

l \ » 1 ÑF # ¾ »$ t î ß K % i ` ¦ q ' " f d Ó ü t

$ í

e ¦ | ½ Óß ¼ : r 0 l x ¸\ ¦ y r % i [2]. Barbini 1 p x ¸ d Ó ü t

$ í

e ¦ | ½ Óß ¼ : r \ < ÊÄ »÷ &# Q e H 9 þ t Ð Ð 9 ì r \ _ ô Ç Y U s

$ Ä » ¸ + þ AF g ñ\ ¦ 8 £ ¤& ñ H " é ¶ 8 £ ¤& ñ l l \ ¦ ~ Ã Ì

\

» 1 ÑF # z F G K % i \ " f Ã Ð \ ¦ Ã º' ô Ç e [3,4].

LIBS(laser-induced breakdown spectroscopy) ¦ Â Ò Ø

Ô H Y Us $ Ä » ¸ e ¦ Ý ¼ ì rF gZ O É r ¦^ , Ó o^ , l ^ 1

p

x r « Ñ_ Ó ü t o & h © I ü < ' a > \ O s Å Òl Ö ¦ ³ ð © _ _

¸ H " é ¶ è\ @ / # " é ¶ o & h Ü ¼ Ð & ñ | ¾ Ó·& ñ $ í ì r$ 3 s 0 p x ô

Ç ì rF g ì r$ 3 Z O s [5]. 10 ¸ í & ñ ¸_ ` O Û ¼ Y Us $ F

g " é ¶` ¦ r « Ñ\ | 9 5 Å q r v s | 9 5 Å q ) a \ -t \ _ K ¦

^

Ó o^ © I r « Ñ_ â Ä º p | ¾ Ós " é ¶ © I Ð l o÷ &

¦, e ¦ Ý ¼ \ ¦ µ 1 ÏÒ q tr . r « Ñ_ e ¦ Ý ¼ H r « Ñ_

$ í

ì r " é ¶ è[ þ t _ [ þ t H © I " é ¶ , s : r[ þ t õ [ þ t Ð ½ ¨

$ í

÷ & H X < s [ þ t { 9 [ þ t É r | 9 5 Å q ) a Y Us $ ÐÂ Ò' / B N/ å L ÷ & H B

Ä º Z } É r \ -t \ ¦ t ¦ e H כ s : £ ¤f ç s . { 9 ì ø Í& h Ü

¼ Ð @ /| Ä Ì ` O Û ¼ { © 100 mJ & ñ ¸_ Y Us $ \ ¦ r « Ñ\ | 9 5 Å q Ù þ

¡` ¦ M : µ 1 ÏÒ q t÷ & H e ¦ Ý ¼ _ : r ¸ H Ã ºë ß K\ s É r .

s

\ -t H { 9 [ þ t _ # î î r1 l x \ -t , " é ¶ è_ s : r o

\

-t , " é ¶ ü < s : r \ 5 Å q ~ Ã Ì ) a _ # l \ -t \ ì r C

) a . e ¦ Ý ¼ _ \ P & h ¨ î + þ A © I \ ¦ & ñ s [ þ t Ä

» ¸\ ì r C ÷ & H \ -t H _ : r ¸ Ð ³ ð & ³| ¨ c Ã º e

. Å Ò# Q : r ¸(¢ ¸ H \ -t )\ " f | 9 | ¾ Ós © É r { 9

H e ¦ Ý ¼ î ß \ " f © @ /& h Ü ¼ Ð Á º î r " é ¶

s : r Ð B Ä º É r 5 Å q ¸ Ð # î î r1 l x > ÷ & ¦ " é ¶

ü < s : r É r ü <_ Ø æ[ t` ¦ Á ºÃ ºy â + « > > ) a .

Ð s Ä » ü < " é ¶ ¢ ¸ H Ä » ü < s : r { 9 s

_ Ø æ[ t \ _ K " é ¶ s : r \ 5 Å q ~ Ã Ì÷ &# Q e H [ þ t s

# l ÷ & ¦, # l ) a H { 9 & ñ ô Ç Ã º" î \ K { © H r ç ß

Ê ê\ r { © I Ð ÷ &[ t ¸ H õ & ñ s ì ø Í4 ¤ ) a .

¦^ r « Ñ_ ³ ð \ " f | 9 5 Å q ) a Y Us $ \ _ K e ¦ Ý ¼

µ 1 ÏÒ q t ) a Ê ê @ /| Ä Ì Ã º s ß ¼ Ð í_ r ç ß 1 l x î ß Ø æ[ t

\

_ ô Ç " é ¶ ü < s : r _ [ þ t> p u õ { © I Ð_ r) õ & ñ s

ì ø Í4 ¤ ÷ & " f " é ¶ ü < s : r _ 7 á x À Ó\ ¦Ä »ô Ç © _

e ¦ Ý ¼ µ 1 Ï F g ñ µ 1 ÏÒ q t ) a . e ¦ Ý ¼ & h o Ê ê Ã º

s ß ¼ Ð í t e ¦ Ý ¼ © @ /& h Ü ¼ Ð î r Å Ò

@ /l \ ¦ ½ ¨$ í H { 9 [ þ t õ _ © ñ 6 x` ¦ : x K d # Q

> ÷ & ¦ e ¦ Ý ¼ H èY > ô Ç . : r& h Ü ¼ Ð Y Us $ \ _

K r « Ñ_ e ¦ Ý ¼ \ ¦ µ 1 ÏÒ q tr & ~ ½ ÓØ ¦ ÷ & H y n C_ ©

`

¦ 8 £ ¤& ñ r « Ñ\ ¦ ½ ¨$ í H " é ¶ è[ þ t _ 7 á x À Óü < ª ` ¦ · ú

è q Ã º e . s ü < ° ú s LIBS H " é ¶ èì r$ 3 l Z O î r X <

X <, l > r _ : x& h " é ¶ èì r$ 3 l Z O [ þ t(ICP-AES, ICP-MS, AAS, XRF 1 p x) õ ² ú o r « Ñ\ ¦ " é ¶ o ¦ # l

r v H \ -t " é ¶ Ü ¼ Ð Y Us $ \ ¦ 6 x H : £ ¤f ç s e .

Y

Us $ \ ¦ s 6 x < ÊÜ ¼ Ð+ r « Ñ_ % o _ 9 כ ¹ \ O s

& ³ © \ " f z ´r ç ß Ü ¼ Ð " é ¶ è ì r$ 3 s 0 p x . { 9 ì ø Í& h Ü

¼ Ð ì ø Í4 ¤Ò ¦ 10 Hz _ ` O Û ¼Y Us $ \ ¦ LIBS " é ¶ èì r$ 3 _ F g

"

é

¶ Ü ¼ Ð 6 x 0.1 í " é ¶ è ì r$ 3 õ \ ¦ % 3 > ) a

. ¢ ¸ô Ç e ¦ Ý ¼ µ 1 Ï F g ñ\ ¦ ¦y ¸ CCD # QY Us \ ¦ s

6 x K Ø ¦ 1 l x r \ # Q 7 á x _ " é ¶ è ì r$ 3 s 0 p x K

. Á º% Á Ð ¨ 8 â ¸% i y r l Õ ü t Ð Ö ¸6 x H X < LIBS

"

é

¶ è ì r$ 3 Z O _ © & h É r " é ¶ F g @ /% i y r 0 p x H

כ

s . Y Us $ 5 Å xF g F g < Æ> (transmitter)_ Ö ¦ _ y ¸

\

¦ Û ¼ ± p < ÊÜ ¼ Ð+ / B N ç ß & ñ Ð\ ¦ ¸% i 8 £ ¤& ñ X <s ' t

¸\ ¦ $ í ½ + É Ã º e . s Qô Ç LIBS " é ¶ è ì r$ 3 l Z O É r F g Ó

ü t [6–8], F K5 Å q [9, 10], Ä »l Ó ü t| 9 [11–13], 6 xÓ o [14], è /

B N& ñ [15], t | 9 < Æ [16] 1 p x _ ª ô Ç % ò % i \ " f Ó ü t| 9 ì r$ 3

`

¦ 0 AK 6 x ÷ & ¦ e Ü ¼ 9, þ j H \ H o$ í Ã Ð 1 p x _ F G ô

Ç ¨ 8 â \ " f " é ¶ Ü ¼ Ð $ í ì r` ¦ ì r$ 3 H X < 6 £ x6 x ÷ & ¦ e

[17]. " f s Qô Ç Y Us $ \ ¦ s 6 x ô Ç ì rF g l Õ ü t É r K

$

" é ¶ Ã Ð K $ ¨ 8 â Ã Ð 1 p x _ D h Ðî r ½ ¨ ì r \

¸ & h 6 x ÷ &# Q| 9 Ã º e Ü ¼o l @ / ) a . þ j H \ H p ² D G Ä º Ý

¼f . Ë K ª ½ ¨ è_ ½ ¨h Ë >\ " f d K $ Ã Ð \ LIBS l Õ

ü

t` ¦ & h 6 x ½ + É Ã º e H 0 p x$ í ` ¦ Ð ¦ % i [18,19]. : r

7 Hë H \ " f H LIBS " é ¶ è ì r$ 3 l Õ ü t` ¦ è> h ¦ ] jÅ Ò ¸ H K

\ " f G 2 [ ) a Ñ þ o r « Ñ\ " f º ú ¸ o u " é ¶ è_ ì r$ 3 õ Ã º6 x Ó

o © \ 0 l q e H è´ o u õ º ú ¸ o u " é ¶ è ì r$ 3 õ \ ¦ Ð@ / Ð K

ª ¨ 8 â ¸% i y r l Õ ü t Ð Ö ¸6 x 0 p x$ í ` ¦ ] jr ¦ ô

Ç . ¢ ¸ô Ç LIBS\ ¦ s 6 x ô Ç Ã º× æ r « Ñ_ " é ¶ è ì r$ 3 Ã º' r

Ö ¸6 x ½ + É Ã º e H D h Ðî r & ñ | ¾ Óì r$ 3 ~ ½ ÓZ O \ ' a ô Ç s n

(3)

Fig. 1. Experimental setup of LIBS.

#

Q\ ¦ ] jr ¦ ô Ç . s s n # Q H 1 l x{ 9 ô Ç Y Us $ ì r F

g © u \ " f Ã º× æ r « Ñ\ @ /ô Ç ì r$ 3 ` ¦ Ã º' ½ + É M : 6 x K ÷ &

#

Q e H " é ¶ è_ LIBS ñü < < Êa Ã º× æ r « Ñ_ B à Ôa Ë : Û

¼ Ó ü t| 9 Ð 6 x ¦ e H Ó ü t ì r \ _ ô Ç ë ß í ß ê ø Í

ñ\ ¦ 1 l x r \ 8 £ ¤& ñ H ~ ½ ÓZ O ` ¦ : x K " f z ´ & ³| ¨ c Ã º e . Ã º

×

æ r « Ñ\ " f 8 £ ¤& ñ ÷ & H Ó ü t _ ë ß í ß ê ø Í ñ H 6 x K ÷ &# Q e

H s : r _ LIBS ñ\ ¦ 0 l x ¸ & ñ Ð Ð & ñ | ¾ Ó o H X < ³ ð ï

r ° ú כÜ ¼ Ð 6 x| ¨ c Ã º e .

II. ì Å U ê s0 n É

Figure 1 \ Y Us $ Ä » ¸ e ¦ Ý ¼ ì rF gì r$ 3 r Û ¼% 7 ½ ¨

$ í

¸\ ¦ ? /% 3 [20]. LIBS ì r$ 3 © u H ß ¼> Y Us

$

, ì rF g l , F g Ø ¦ l Ð ½ ¨$ í ) a . Y Us $ H e ¦ Ý ¼

\

¦ Ò q t$ í r v l 0 A # Ø æì r ô Ç ` O Û ¼\ -t \ ¦ è q Ã º e

H Q-switched Nd:YAG Y Us $ \ ¦ 6 x % i . © É r 532 nm s % 3 Ü ¼ 9, ì ø Í4 ¤Ò ¦ É r 10 Hz, ` O Û ¼{ © \ -t H 8 mJ/pulse s . f â 1 cm_ ½ ¨" í s Ý ü 2 ; Ö ¦` ¦ : x K " f

í& h o 7 cm_ ^ ¦2 ¤ E $ Ý ¼ Ð r « Ñ ³ ð \ | 9 5 Å q ) a Y Us

$

c É r e ¦ Ý ¼ \ ¦ + þ A$ í ¦, e ¦ Ý ¼ \ " f ~ ½ ÓØ ¦ ÷ & H y n

C É r top-view Ã º F g ~ ½ Ód \ 2> h_ í& h o 7 cm

^

¦2 ¤ E $ Ý ¼\ ¦ s 6 x # Ã º F g6 x F g$ 3 Ä »\ | 9 5 Å q ) a . F g$ 3 Ä

»\ ¦ : x K " f e ¦ Ý ¼ µ 1 Ï F g ñ\ ¦ ì rF g l Ð 5 Å x ô Ç .

F

g Ø ¦ l H ì rF g l \ ¦ : x # ì r o ) a © Z > y n C_ [ jl

\

¦ l & h ¢ ¸ H l > & h Ü ¼ Ð ñ\ ¦ ¨ 8 r v H © u Ð +

, : r z ´+ « >\ " f H É r ì ø Í6 £ x5 Å q ¸ü < Â ú ª É r r ç ß \ > h`

0 p x ô Ç ICCD(Intensified Charged Coupled Device) 6

x ÷ &% 3 .

]

jÅ Ò ¸ H K \ " f G 2 [ ) a Ñ þ o Ó ü t| 9 õ Ã º1 l wÓ ü t, 2 t r

« Ñ\ @ /K " f LIBS " é ¶ è ì r$ 3 ` ¦ Ã º' % i . Ñ þ or « Ñ

\

@ /K " f H LIBS " é ¶ è ì r$ 3 õ < Êa q õ & h ~ ½ ÓZ O

Fig. 2. (Color online) (a) Materials deposited on the surface of a glass bottle, which are submerged in the sea water around Jeju island, (b) the sample prepared for SEM/EDX analysis, (c) the SEM image of the area indicated as “A” in b (×250), and (d) the SEM image of the area indicated as “A” in b (×1000).

Ü

¼ Ð p [ j% ò % i ³ ð ' a ¹ 1 Ï x 9 o < Æ& h $ í ì r ì r$ 3 ` ¦ 0 A

# SEM(Scanning Electron Microscope, Å Ò & ³p

â

) ü < EDX(Energy Dispersive X-ray Spectrometer)

\ ¦ < Êa Ã º' % i . Ã º1 l wÓ ü t \ @ /ô Ç LIBS " é ¶ è ì r$ 3

`

¦ : x K " f Ã º1 l wÓ ü t \ 6 x K ÷ &# Q e H è´ o u s : r` ¦ Ø ¦

% i .

ì

r$ 3 \ 6 x ô Ç SEM/EDX © q H Hitachi({ 9 : r) _ SEM/EDX S-4700 r Û ¼% 7 s . Å Ò & ³p â É r { 9

s r « Ñü < Ø æ[ t % i ` ¦ M : r « Ñ ÐÂ Ò' ¸ H 2

ñ\ ¦ ' a ¹ 1 Ï # s p t Ð Ð# Å Ò H © q Ð" f, 1

l

x ¸| É r r ¼ # ` ¦ Ñ þ F K ïh A # field emission " é ¶` ¦

6 x 9 ì r K 0 p x s 1.5 nms ¦ 5 Å q · ú s 20 kVs % 3

. 3000 C s © _ ¦C Ö ¦ Ð r « Ñ³ ð ' a ¹ 1 Ïs 0 p x ô Ç SEM ì r$ 3 ` ¦ : x o# Ó ü t| 9 ³ ð _ 2 " é ¶ % ò © ì r$ 3 ` ¦ : x K

Ó ü t o & h & ñ Ð\ ¦ % 3 % 3 Ü ¼ 9, SEM/EDX r Û ¼% 7 \ " f H

Ð ¸ © u Ð ÷ &# Q e H EDX ì r$ 3 ` ¦ : x K o < Æ& h " é ¶

èì r$ 3 s s À Ò# Q& . EDX H r « Ñ_ ³ ð \ & ³p

â

_ ¿ \ " f µ 1 ÏÒ q t ) a Ø æ[ t > ÷ & r « Ñ H ³ ð

\ " f Õ ª r « Ñ_ : £ ¤$ í ` ¦ ° ú H # Q 7 á x À Ó_ , s : r x 9

: £ ¤$ í X 1 p x s ~ ½ ÓØ ¦ ÷ & H X <, s M : ~ ½ ÓØ ¦ ÷ & H : £ ¤$ í X ë

ß ` ¦ Ð Ø ¦ # c _ \ -t @ /Z > Ð o \ ³ ðr

H © u s . s : £ ¤$ í X _ \ -t [ jl H Ó ü t| 9 s ° ú H

¦Ä »ô Ç ° ú כs 9, s \ -t _ ° ú כ É r \ { 9 § 4 ÷ &# Q Ó ü t

| 9

_ : £ ¤& ñ ° ú כõ @ / ¸ # þ j& h Ü ¼ Ð { 9 u H Ó ü t| 9

`

¦ · ú 9Å Ò# Q ³ ð _ $ í ì r " é ¶ è x 9 Õ ª " é ¶ è_ atomic %ü <

weight %, $ í ì r Û ¼& 7 à Ô! 3 ` ¦ · ú Ã º e .

(4)

Fig. 3. (Color online) The EDX spectrum of the sample shown in Fig. 2.

Table 1. Elemental composition of the materials de- posited on the surface of a glass bottle submerged in the sea water around Jeju island.

Element Intensity Weight(%) Atomic(%)

C 18.7 14.6 ± 1.4 23.6

O 25.7 46.6 ± 1.6 56.7

Mg 2.4 2.4 ± 0.3 1.9

Cl 1.2 0.8 ± 0.2 0.5

Ca 59.3 35.6 ± 1.2 17.3

III. ì Å + s ÇÊ Ý õ m Í w ² o

1. s × D S z »8 ý Ä Z ØV Ä

Ñ þ

or « Ñ_ ³ ð © I \ ¦ ' a ¹ 1 Ï l 0 AK SEM ì r$ 3 ` ¦ z

´r % i . Fig. 2(a) H & ³ © \ " f Ã º ô Ç Ñ þ or « Ñ_

s 9, Fig. 2(b) H SEM/EDX 8 £ ¤& ñ ` ¦ 0 AK ] X é ß ô Ç r

¼

# _ é ß s . Fig. 2(c)ü < 2(d) H y y 250_ ' a ¹ 1 Ï C

Ö ¦ õ 1000_ ' a ¹ 1 ÏC Ö ¦ Ð 8 £ ¤& ñ ô Ç SEM 8 £ ¤& ñ õ s .

$

C Ö ¦ \ " f H Ñ þ o r ¼ # _ ^ Å Ò & ³p â ` ¦ : x K

Ñ þ o_ ³ ð \ { 9 ¸ 100 ¼m & ñ ¸ Ð ç H{ 9 < Ê` ¦ · ú Ã º e

% 3 (Fig. 2(c)). ¢ ¸ô Ç 1000C _ ¦C Ö ¦ Ð ' a ¹ 1 Ïô Ç õ

Ñ þ o ³ ð \ ì r o½ ¨ ¸ ª (dimple)õ / B N1 l x s ' a8 £ ¤ ÷ &% 3

(Fig. 2(d)).

Ñ þ

o r ¼ # \ " f Å Ò & ³p â ` ¦ : x # ³ ð ` ¦ ' a8 £ ¤

¦, ì r$ 3 0 Au \ ¦ & ñ Ù þ ¡Ü ¼ 9 Ñ þ or ¼ # \ @ /ô Ç EDX ì r$ 3 Û

¼& 7 à Ô! 3 ` ¦ Fig. 3 \ ? /% 3 . ¢ ¸ô Ç Ñ þ o r ¼ # _ o < Æ

$ í

ì r _ ì r$ 3 ` ¦ z ´r ô Ç õ \ ¦ Table 1 \ ? /% 3 . $ í ì

rì r$ 3 ` ¦ z ´r ô Ç õ C, O, Ca, Mg, Cl 1 p x _ " é ¶ è[ þ t s

³

ð \ > r F ¦ e 6 £ §` ¦ · ú Ã º e % 3 . K Ã º × æ \ H à

Ôµ ¢ §% i , º ú µ ¢ §, Õ ªW 1¸ o u% i , s # Q" f ¸ H K ª Ò q tÓ ü t _ Y J

` ¦ s À Ò H Ó ü t| 9 º ú ¸ o u s ´ ú §s 0 l q e 6 £ § É r ¸ ú · ú 9

Fig. 4. LIBS spectrum of the materials deposited on the surface of a glass bottle submerged in the sea water around Jeju island.

4 R e . : £ ¤ y K Ã º\ " f_ º ú ¸ o u É r ò ø Íí ß º ú ¸ o u s ê ø Í o½ + ËÓ ü t

Ð @ /Â Òì r > r F > ) a . EDX ì r$ 3 õ Ñ þ o_ o < Æ ¸

$ í

(CaCO

₃

) \ ´ ú > O, Cü < Ca " é ¶ è Å Ò$ í ì r` ¦ s À Ò ¦ e

É r כ ` ¦ S X ½ + É Ã º e % 3 . ¢ ¸ô Ç Mgü < Clõ ° ú É r " é ¶ è

H Õ ªW 1¸ o u% i õ à Ôµ ¢ §% i 1 p x _ ü @Â Ò Â ÒÄ »Ó ü t| 9 s ³ ð

\

f ¨ Ã Ì÷ &# Q Ø ¦ ) a כ Ü ¼ Ð « Ñ ) a .

2. s × D S z »8 ý LIBS ¤X N Ë+ s ÇÊ Ý

Ñ þ

o r ¼ # ` ¦ Fig. 1 \ " f ] jr ô Ç LIBS " é ¶ è ì r$ 3 © u

\

î r à Ô # ì r$ 3 ` ¦ Ã º' % i . Fig. 4 H Ñ þ or « Ñ _

LIBS Û ¼& 7 à Ô! 3 ` ¦ Ð# ï r . Fig. 4_ LIBS Û ¼& 7 à Ô! 3

\

' a ¹ 1 Ï ) a 2 > h_ s É r Ca

⁺

s : r _ 3p

⁶

4s ← 3p

⁶

4p

s \ _ ô Ç כ s . s s 2> h Ð ì r o ) a s Ä »

H [ þ t H © I Û ¼ 2 ;- ¸c ± © ñ 6 x \ _ K 2> h_ p

[ j \ -t ï r 0 A[ þ t(

²

P

_3/2

,

²

P

_1/2

) Ð ° ú 4 R e l M :ë H s

. Table 2\ s [ þ t s \ K { © H ì rF g < Æ& h & ñ

Ð[ þ t` ¦ כ ¹ % i . º ú ¸ o u +1 s : r \ @ /ô Ç s & ñ Ð

H NIST Atomic Spectra Database \ " f Ò oô Ç כ s (http://www.nist.gov/physlab/data/asd.cfm).

3. ¤' ¦ Ýö n Ú; c" e Ó ÞA 0 T Æ X Ø8 ý LIBS ß e È û s Ú

Figure 5(a) H Ã º1 l wÓ ü t r « Ñ\ @ /K " f 8 £ ¤& ñ ô Ç LIBS Û ¼

&

7 à Ô! 3 î r X < è´ o u " é ¶ _ s s y © > ' a ¹ 1 Ï÷ & H

© % ò % i _ X <s ' \ ¦ Ð# ï r . Fig. 5(b) H ° ú É r r « Ñ _

LIBS Û ¼& 7 à Ô! 3 î r X < º ú ¸ o u +1 s : r _ s s

(5)

Table 2. Spectroscopic data of strong transition lines of Ca II and Na I. A

ki

is the Einstein coefficient.

Wavelength (nm) A

ki

Electron Configuration Term Symbol Ca II 393.366 1.47 × 10

⁸

3p

⁶

4s ← 3p

⁶

4p

²

S

1/2

−

²

P

3/2

Ca II 396.847 1.75 × 10

⁷

3p

⁶

4s ← 3p

⁶

4p

²

S

1/2

−

²

P 1/2 Na I 588.995 6.16 × 10

⁷

2p

⁶

3s ← 2p

⁶

3p

²

S

1/2

−

²

P

3/2

Na I 589.592 6.14 × 10

⁷

2p

⁶

3s ← 2p

⁶

3p

²

S

_1/2

−

²

P

_1/2

Fig. 5. (Color online) LIBS spectra of tap water.

y

&

h Ü ¼ Ð Ã º1 l wÓ ü t \ H @ /| Ä Ì 100 ppm p ë ß _ Á ºl " é ¶ è[ þ t s

É

r כ s ò ø Íí ß º ú ¸ o u + þ AI Ð 0 l q e H ò ø Í èü < º ú ¸ o u s .

s

è´ o u 1 p x s [ þ t # Q e ` ¦ כ Ü ¼ Ð Æ Ò& ñ ) a . : r z ´+ « >\ " f H Y U s

6 x % i . Ã º6 xÓ o 5 Å q \ " f LIBS e ¦ Ý ¼ \ ¦ + þ A$ í l 0

H X <, Õ ª õ Ã º6 xÓ o 5 Å q \ É r Ã º7 £ x l ~ ½ ÓÖ ¦` ¦ + þ A

$ í

> ) a . s Ã º7 £ x l ~ ½ ÓÖ ¦ 5 Å q \ r « Ñ_ e ¦ Ý ¼ y )

e > ) a . " f e ¦ Ý ¼ _ & h o\ 8 ´ ú § É r Y Us $

` O

Û ¼ \ -t 9 כ ¹ .

4. A 0 ¤8 ý ¤M Ì ¦ R} º ß e È û s Ú; c X ì Ä Ó Þ Ö « X ¢ : 0z ºÆ U Ø LIBS Þ Ã Å Æ X N ËS ë s× D U ê s0 n É < g m

l

> r _ : x& h F G p | ¾ Ó " é ¶ è ì r$ 3 l Z O [ þ t \ q K " f LIBS " é ¶ è ì r$ 3 ~ ½ ÓZ O É r Y Us $ \ ¦ r « Ñ_ " é ¶ o x 9 # l

\

ë ß 2t K ÷ &# Q ½ + É l Õ ü t& h # Q 9¹ ¡ §` ¦ t ¦ e

. ' Í P : H ì r$ 3 y ¸s . F G p | ¾ Ó " é ¶ è ì r$ 3 l Z O [ þ t s

ppb ∼ ppt Ã ºï r _ ì r$ 3 y ¸\ ¦ Ðs H ì ø Í LIBS H ppm Ã ºï r _ ì r$ 3 y ¸\ ¦ ÐÄ » ¦ e # Q F G p | ¾ Ó ì r$ 3 \

#

Q 9¹ ¡ § s e . ¿ º P : H & ñ | ¾ Ó o l Z O s . LIBS H r

«

Ä º É r 5 Å q ¸ Ð " é ¶ è ì r$ 3 X <s ' \ ¦ Ã º| 9 ½ + É Ã º e H ì ø Í

, r « Ñ_ B à Ôa Ë :Û ¼\ ñ_ [ jl % ò ¾ Ó` ¦ ~ Ã Îl M

:ë H \ LIBS ñ [ jl \ ¦ 0 l x ¸ & ñ Ð Ð ¨ 8 H X < # Q 9

¹

¡

§ s e . s \ ¦ 0 AK " f CF-LIBS (calibration-free LIBS) [21] : x > & h ì r$ 3 Z O ` ¦ s 6 x ô Ç & ñ | ¾ Ó o l Z O [ þ t [22] s > h µ

1 Ï÷ &# Q & h 6 x ÷ & ¦ e .

: r 7 Hë H \ " f H K Ã ºü < ° ú É r ª ô Ç Ó o^ 6 x B \ 6 x K

÷ &# Q e H Á ºl " é ¶ è_ LIBS Ø ¦ r & h 6 x ½ + É Ã º e H D h

Ðî r & ñ | ¾ Ó o l Z O ` ¦ ] jî ß ¦ ô Ç . s \ ¦ 0 AK " f Ó o^ r

« Ñ_ LIBS ñü < < Êa ë ß í ß ê ø Í (Raman scattering)

ñ\ ¦ 1 l x r \ 8 £ ¤& ñ ) a . Ó o^ r « Ñ\ " f ë ß í ß ê ø Í

ñ H ª & h Ü ¼ Ð @ /Â Òì r` ¦ t H 6 x B ì r \ _ ô Ç

כ

{ 9 כ s . K Ã ºü < ° ú É r Ã º6 xÓ o r « Ñ_ â Ä º ë ß í ß ê ø Í

. " f Ã º6 xÓ o r « Ñ_ B à Ôa Ë :Û ¼ Ó ü t| 9 Ó ü t ì r _

ë ß í ß ê ø Í ñ_ [ jl H LIBS ñ [ jl _ l ï r ñ

Us $ Ø ¦§ 4 _ ¥[ þ ta Ë >\ É r z ´+ « >_ ¸ H 1 l x Ü ¼ Ð

Ð& ñ ) a . ë ß í ß ê ø Í õ & ñ ` ¦ : x K " f ì r H { 9 F g _

(6)

Fig. 6. Raman spectrum of distilled water.

: 8 £ ¤& ñ ÷ & H Û ¼& 7 à Ô! 3 s . 405 nm\ " f ' a8 £ ¤ ÷ & H ñ

Ó ü t ì r _ ë ß í ß ê ø Í F g(1 Stokes F g) s . s Ó ü t ì r

_ 1 Stoke F g` ¦ Ã º6 xÓ o × æ _ Á ºl " é ¶ è_ LIBS Û ¼

&

7 à Ô! 3 _ ñ[ jl \ ¦ & ñ | ¾ Ó o H ³ ðï r ñ Ð 6 x l 0

AK " f H ë ß í ß ê ø Í F g õ LIBS, 2 7 á x À Ó_ ñ\ ¦ B { 9 F

g Y Us $ ` O Û ¼ 8 £ ¤& ñ ) a . 8 £ ¤& ñ ¸| ` ¦ ] j# Q l

0 Aô Ç Ä » ¸\ ¦ Z } s l 0 AK " f _ Y Us $ \ " f

: r { 9 F g` ¦ c ì r ½ + Él \ ¦ : x K " f 2> h Ð ¾ º# Q y y ë

ß í ß ê ø Í ñü < LIBS ñ\ ¦ % 3 l 0 Aô Ç F g " é ¶ Ü ¼ Ð 6 x

a % ~` ¦ כ s . s ü < ° ú s 2t { 9 F g _ [ jl

\

¦ 1 l qw n & h Ü ¼ Ð ¸] X ½ + É Ã º e # Q 8 £ ¤& ñ ¸| ` ¦ þ j& h o l

Ð 6 x s K | 9 כ s .

IV. + s Ç Â ] Ø

: r 7 Hë H \ " f H " é ¶ è ì r$ 3 Z O î r X < Y Us

$

Ä » ¸ e ¦ Ý ¼ ì rF gZ O ` ¦ è> h ¦ Ñ þ o r « Ñü < Ã º

×

æ s : r ì r$ 3 ` ¦ : x K " f K ª ¨ 8 â \ " f z ´r ç ß ¸% i y r

l Õ ü t Ð Ö ¸6 x H 0 p x$ í ` ¦ ] jr % i . ¢ ¸ô Ç Ã º

×

æ Á ºl " é ¶ è_ LIBS ì r$ 3 ` ¦ Ã º' ½ + É M : & h 6 x ½ + É D h Ð î

r & ñ | ¾ Ó o l Z O ` ¦ ] jî ß % i . LIBS H { 9 ì ø Í& h Ü ¼ Ð Ã º ppm Ã ºï r _ y ¸\ ¦ t ¦ z ´r ç ß " é ¶ è ì r$ 3 s

0 p

x ô Ç l Õ ü t s . Ä » ¸ ½ + Ë e ¦ Ý ¼ \ | 9 | ¾ Ó ì r$ 3 Z O s

(inductively-coupled plasma-mass spectroscopy), " é ¶

µ 1 Ï F g ì rF gZ O (inductively-coupled plasma-atomic emis- sion spectroscopy)` ¦ ½ + Ëô Ç ~ ½ ÓZ O ¢ ¸ H s : r ß ¼ Ð ÐÕ ª A

x ~ ½ ÓZ O s ppb ∼ ppt Ã ºï r _ ¦y ¸ ì r$ 3 ` ¦ 0 p x >

r « Ñ_ % o \ ¦ þ j è o ¦ z ´r ç ß ì r$ 3 s 0 p x

½ ¨ [23]ü < & ñ | ¾ Ó o l Z O \ ' a ô Ç ½ ¨ [21] H & ³F [ j

>

& h Ü ¼ Ð Ö ¸ µ 1 Ï > ' ÷ & ¦ e . s ì r _ ½ ¨

H d \ ª ô Ç ì r \ " f s p 6 £ x6 x Ö ¸ µ 1 Ï > s À Ò

#

Qt ¦ e H LIBS K ª ¨ 8 â ì r \ " f ¸ ¾ ÓÊ ê z ´r ç ß

¸% i y r \ l # > | ¨ c כ Ü ¼ Ð l @ / ) a .

P

c p 8 ý ò k >

Ñ þ

>

y \ ¦ × ¼w n m .

Y

c p w Ã U Ø ô

[1] R. Barbini, F. Colao, V. Lazic, R. Fantoni, A.

Palucci and M. Angelone, Spectrochimica Acta Part B 57, 1203 (2002).

[2] A. M. Chekalyuk, F. E. Hoge, C. W. Wright, R. N.

Swift and J. K. Yungel, Photosynthesis Research 66, 45 (2000).

[3] R. Barbini, F. Colao, R. Fantoni, G. M. Ferrari, A.

Lai and A. Palucci, Int. J. Remote Sensing 24, 3191 (2003).

[4] R. Barbini, F. Colao, R. Fantoni, A. Palucci and S.

Ribezzo, Int. J. Remote Sensing 22, 369 (2001).

[5] A. W. Miziolek, V. Palleschi and I. Schechter, Laser- Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) Fundamen- tals and Applications (Cambridge University Press, Cambridge, 2006).

[6] D. L. Death, A. P. Cunningham and L. J. Pollard, Spectrochimica Acta Part B 64, 1048 (2009).

[7] M. Gaft, L. Nagli, I. Fasaki, M. Kompitsas and G. Wilsch, Spectrochimica Acta Part B 64, 1098 (2009).

[8] D. C. Alvey, K. Morton, R. S. Harmon, J. L. Got-

tfried, J. J. Remus, L. M. Collins and M. A. Wise,

Appl. Opt. 49, C168 (2010).

(7)

[9] X. K. Shen, H. Wang, Z. Q. Xie, Y. Gao, H. Ling and Y. F. Lu, Appl. Opt. 48, 2551 (2009).

[10] C. B. Stipe, B. D. Hensley, J. L. Boersema and S.

G. Buckley, Appl. Spectrosc. 64, 154 (2010).

[11] R. A. Multari, D. A. Cremers, J. M. Dupre and J.

E. Gustafson, Appl. Spectrosc. 64, 750 (2010).

[12] D. M. Wong and P. J. Dagdigian, Appl. Opt. 47, G149 (2008).

[13] M. Weidman, M. Baudelet, S. Palanco, M. Sigman, P. J. Dagdigian and M. Richardson, Optics Express, 18, 259 (2010).

[14] N. K. Rai, A. K. Rai, A. Kumar and S. N. Thakur, Appl. Opt. 47, G105 (2008).

[15] S. Joshi, D. B. Olsen, C. Dumitrescu, P. V. Puz- inauskas and A. P. Yalin, Appl. Spectrosc. 63, 549 (2009).

[16] A. De Giacomo, M. Dell’Aglio, O. De Pascale, S.

Longo and M. Capitelli, Spectrochim. Acta Part B 62, 1606 (2007).

[17] N. L. Lanza, R. C. Wiens, S. M. Clegg, A. M. Ollila, S. D. Humphries, H. E. Newsom and J. E. Barefield, Appl. Opt. 49, C211 (2010).

[18] A. P. M. Michel, M. Lawrence-Snyder, S. M. Angel and A. D. Chave, Appl. Opt. 46, 2507 (2007).

[19] A. P. M. Michel and A. D. Chave, Appl. Opt. 47, G122 (2008).

[20] S.-C. Choi, M.-K. Oh, Y. Lee, S. Nam, D.-K. Ko and J. Lee, Spectrochimica Acta Part B 64, 427 (2009).

[21] E. Tognoni, G. Cristoforetti, S. Legnaioli and V.

Palleschi, Spectrochimica Acta Part B 65, 1 (2010).

[22] R. Wisbrun, I. Schechter, R. Niessner, H. Schroder and K. Kompa, Anal. Chem. 66, 2964 (1994).

[23] A. De Giacomo, M. Dell’Aglio, O. De Pascale and

M. Capitelli, Spectrochimica Acta Part B 62, 721

(2007).

ÇS   m 7 _T $ [ Ì ¦ R} º Ä Z ØV Ä0 n É8 ý A 0W ë s ò & ÿß O Ë P c pS X ì Ä  Ó Þ  Ö «V R Ë  ì Å 

÷ m

ÇS   m 7 _T $ [ Ì ¦ R} º Ä Z ØV Ä0 n É8 ý A 0W ë s ò & ÿß O Ë P c pS  X ì Ä  Ó Þ  Ö «V R Ë  ì Å 

T

 ÷ 7 B0 å 

3 l

q  í@ / < Æ § o < Æõ , Á ºî ß  534-729

Â 6 Ò ö ¶ Br )

3 l

q  íK  ª @ / < Æ §  § ª õ & ñ Â Ò, 3 l q  í 530-729 (2011¸  9 Z 4 7{ 9  ~ Ã Î6 £ §, 2011¸  10 Z 4 5{ 9  > F  S X & ñ )

 :

r  7 Hë  H \ " f  H Ó ü t| 9 _  " é ¶  è ì  r$ 3 Z O  î  r X <    Y Us $  Ä » ¸ e  ¦ Ý ¼  ì  rF gZ O `  ¦ s 6 x ô  Ç K  ª  ¨ 8 

 â

 ¸% i  y  r  l Õ ü t _  & h 6 x 0 p x$ í `  ¦ ] jr ô  Ç . Y Us $  Ä » ¸ e  ¦ Ý ¼  ì  rF gZ O  É r { 9 ì ø Í& h Ü ¼ Ð Ã º ppm_  y



 ¸ Ð z ´r ç ß  " é ¶  è ì  r$ 3 s  0 p x ô  Ç l Õ ü t s  . ppb ∼ ppt Ã ºï  r _  y   ¸\  ¦ ° ú   H   :  x& h    ¦y   ¸ " é ¶  è ì

 r$ 3 l Z O \  q K " f y   ¸  H a % ~ t  · ú §Ü ¼  r « Ñ_    % o  õ & ñ s  þ j è o ÷ & ¦ z ´r ç ß  ì  r$ 3 s  0 p x  

 

H & h  É r K  ª  ¨ 8  â  & ³ © \ " f z ´r ç ß   ¸% i  y  r  l Õ ü t  Ð LIBS\  ¦  Ö ¸6 x l \  B Ä º Ä »6 x ô  Ç : £ ¤f ç s  . ] j Å

Ò ¸   H K \ " f G 2 [ô  Ç Ñ þ  or « Ñ\   í < Ê÷ &# Q e    H º ú ¸ o u " é ¶  èü < Ã º1 l wÓ ü t \   í < Ê÷ &# Q e    H  è´ o u, º ú ¸ o u " é ¶



è[ þ t`  ¦ Y Us $  Ä » ¸ e  ¦ Ý ¼  ì  rF gZ O `  ¦ :  x K " f   Ø  ¦ % i  . ¢ ¸ô  Ç K Ã º\  6 x K ÷ &# Q e    H Á ºl  " é ¶  è[ þ t

` 

¦ Y Us $  Ä » ¸ e  ¦ Ý ¼  ì  rF gZ O `  ¦ :  x K " f & ñ | ¾ Ó& h Ü ¼ Ð 8 £ ¤& ñ  ¦  ½ + É M :  6 x ½ + É Ã º e    H D h Ðî  r & ñ

|

¾ Ó o l Z O `  ¦ ] jî ß ô  Ç .

Feasibility Study of Applications of LIBS for Monitoring Marine Environment

Yonghoon Lee

Department of Chemistry, Mokpo National University, Muan 534-729

Song-Hee Han

Division of Liberal Arts and Science, Mokpo National Maritime University, Mokpo 530-729 (Received 7 September 2011 : accepted 5 October 2011)

-976-

I. " e Â ] Ø





  s     Ð Ñ ü t  Q   Ä ºo   _      H  _  ×  æ כ

¹ô  Ç Ò q tI > s  9  " é ¶ s   ½ + É Ã º e   . B ¸  ß ¼ ¦    É r K

 ª   ¸% i    ¦[ þ t s  µ 1 ÏÒ q t  ¦ e   . ¢ ¸ô  Ç   ç ß   Ö ¸1 l x Ü ¼ Ð



 K  t 5 Å q& h Ü ¼ Ð K  ª  ¨ 8  â x 9 Ò q tI >    o  ¦ e   .



 ç ß   Ö ¸1 l x É r K î ß   s   K $  @& h Ó ü t _  s 1 l x õ  ° ú  É r t 

| 9

 < Æ& h   o÷  r ë ß   m   K Ã º x 9 K $  @& h Ó ü t 1 p x \   ¸% i  Ó

ü t| 9  » ¡ ¤& h _  " é ¶   s  ÷ & ¦ e   .  " é ¶ _   Ð ¦     Å Ò



 H K × þ `  ¦ t 5 Å q& h Ü ¼ Ð ¾ ºo  ¦ s 6 x l  0 AK " f   \  ¦ s

6 x   H   ç ß _   â ] j  Ö ¸1 l x`  ¦  2 ;¨ 8  â & h Ü ¼ Ð > h    H 1 l x r

\  K  ª   ¸% i `  ¦  & ³ © \ " f ~ 1  ¦  Ø Ô>  y  r    H l Õ ü t s

  9 כ ¹  . K  ª  ¨ 8  â  & ³ © \ " f z ´r ç ß   ¸% i  y  r  l Õ ü t

`

 ¦ ½ ¨ & ³ l  0 AK " f Y Us $  ì  rF g l Õ ü t`  ¦ s 6 x   H  כ s 

½

+ Ëo & h s  . s \  @ /ô  Ç ½ ¨^ & h   z ´r ç ß  y  r  & h 6 x  Y V

\

 ¦ Y > t  ¶ ú ( R Ð  6 £ § õ  ° ú . Barbini 1 p x É r r « Ñ G  2

[  © u \  ¦ ½ ¨q ô  Ç  è+ þ A z ´r ç ß  Y Us $  " é ¶  è ì  r$ 3 r Û ¼% 7 

`

 ¦ ] j   #   Ã Ð    ~ Ã Ì\   ©  Ã Ì #  z  F G K % i \ " f K $ 

@& h Ó ü t \  @ /ô  Ç " é ¶  è ì  r$ 3 `  ¦ Ã º'   % i   [1]. p ² D G NASA



 ½ ¨h Ë >_  Chekalyuk 1 p x É r Y Us $  " é ¶  8 £ ¤& ñ l l \  ¦ q  '

 l \  » 1 ÑF  #  ¾ »$ t    î ß  K % i `  ¦ q '     " f d  Ó ü t

$ í

e  ¦ | ½ Óß ¼ : r 0 l x  ¸\  ¦ y  r  % i   [2]. Barbini 1 p x  ¸ d  Ó ü t

$ í

e  ¦ | ½ Óß ¼ : r \   < ÊÄ »÷ &# Q e    H 9 þ t  Ð Ð 9  ì  r  \  _ ô  Ç Y U s

$  Ä » ¸ + þ AF g   ñ\  ¦ 8 £ ¤& ñ   H " é ¶  8 £ ¤& ñ l l \  ¦   ~ Ã Ì

\

 » 1 ÑF  #  z  F G K % i \ " f  Ã Ð \  ¦ Ã º'  ô  Ç   e    [3,4].

LIBS(laser-induced breakdown spectroscopy)  ¦ Â Ò Ø

Ô  H Y Us $  Ä » ¸ e  ¦ Ý ¼  ì  rF gZ O  É r  ¦^ , Ó  o^ , l ^  1

p

x r « Ñ_  Ó ü t o & h  © I ü <  ' a > \ O s  Å Òl Ö  ¦ ³ ð  © _   _ 



¸  H " é ¶  è\  @ / #  " é ¶ o & h Ü ¼ Ð & ñ | ¾ Ó·& ñ $ í ì  r$ 3 s  0 p x ô

 Ç ì  rF g ì  r$ 3 Z O s   [5]. 10  ¸ í & ñ  ¸_  ` O Û ¼ Y Us $  F

g " é ¶`  ¦ r « Ñ\  | 9 5 Å q r v   s  | 9 5 Å q ) a \  -t \  _ K   ¦

^

  Ó  o^   © I  r « Ñ_   â Ä º p | ¾ Ós  " é ¶    © I  Ð l  o÷ &

ÇS m 7 _T $ [ Ì ¦ R} º Ä Z ØV Ä0 n É8 ý A 0W ë s ò & ÿß O Ë P c pS X ì Ä Ó Þ Ö «V R Ë ì Å

ÇS m 7 _T $ [ Ì ¦ R} º Ä Z ØV Ä0 n É8 ý A 0W ë s ò & ÿß O Ë P c pS X ì Ä Ó Þ Ö «V R Ë ì Å

÷ 7 B0 å

q í@ / < Æ § o < Æõ , Á ºî ß 534-729

q íK ª @ / < Æ § § ª õ & ñ Â Ò, 3 l q í 530-729 (2011¸ 9 Z 4 7{ 9 ~ Ã Î6 £ §, 2011¸ 10 Z 4 5{ 9 > F S X & ñ )

:

r 7 Hë H \ " f H Ó ü t| 9 _ " é ¶ è ì r$ 3 Z O î r X < Y Us $ Ä » ¸ e ¦ Ý ¼ ì rF gZ O ` ¦ s 6 x ô Ç K ª ¨ 8

â

¸% i y r l Õ ü t _ & h 6 x 0 p x$ í ` ¦ ] jr ô Ç . Y Us $ Ä » ¸ e ¦ Ý ¼ ì rF gZ O É r { 9 ì ø Í& h Ü ¼ Ð Ã º ppm_ y

¸ Ð z ´r ç ß " é ¶ è ì r$ 3 s 0 p x ô Ç l Õ ü t s . ppb ∼ ppt Ã ºï r _ y ¸\ ¦ ° ú H : x& h ¦y ¸ " é ¶ è ì

r$ 3 l Z O \ q K " f y ¸ H a % ~ t · ú §Ü ¼ r « Ñ_ % o õ & ñ s þ j è o ÷ & ¦ z ´r ç ß ì r$ 3 s 0 p x

H & h É r K ª ¨ 8 â & ³ © \ " f z ´r ç ß ¸% i y r l Õ ü t Ð LIBS\ ¦ Ö ¸6 x l \ B Ä º Ä »6 x ô Ç : £ ¤f ç s . ] j Å

Ò ¸ H K \ " f G 2 [ô Ç Ñ þ or « Ñ\ í < Ê÷ &# Q e H º ú ¸ o u " é ¶ èü < Ã º1 l wÓ ü t \ í < Ê÷ &# Q e H è´ o u, º ú ¸ o u " é ¶

è[ þ t` ¦ Y Us $ Ä » ¸ e ¦ Ý ¼ ì rF gZ O ` ¦ : x K " f Ø ¦ % i . ¢ ¸ô Ç K Ã º\ 6 x K ÷ &# Q e H Á ºl " é ¶ è[ þ t

`

¦ Y Us $ Ä » ¸ e ¦ Ý ¼ ì rF gZ O ` ¦ : x K " f & ñ | ¾ Ó& h Ü ¼ Ð 8 £ ¤& ñ ¦ ½ + É M : 6 x ½ + É Ã º e H D h Ðî r & ñ

¾ Ó o l Z O ` ¦ ] jî ß ô Ç .

s Ð Ñ ü t Q Ä ºo _ H _ × æ כ

¹ô Ç Ò q tI > s 9 " é ¶ s ½ + É Ã º e . B ¸ ß ¼ ¦ É r K

ª ¸% i ¦[ þ t s µ 1 ÏÒ q t ¦ e . ¢ ¸ô Ç ç ß Ö ¸1 l x Ü ¼ Ð

K t 5 Å q& h Ü ¼ Ð K ª ¨ 8 â x 9 Ò q tI > o ¦ e .

ç ß Ö ¸1 l x É r K î ß s K $ @& h Ó ü t _ s 1 l x õ ° ú É r t

< Æ& h o÷ r ë ß m K Ã º x 9 K $ @& h Ó ü t 1 p x \ ¸% i Ó

ü t| 9 » ¡ ¤& h _ " é ¶ s ÷ & ¦ e . " é ¶ _ Ð ¦ Å Ò

H K × þ ` ¦ t 5 Å q& h Ü ¼ Ð ¾ ºo ¦ s 6 x l 0 AK " f \ ¦ s

6 x H ç ß _ â ] j Ö ¸1 l x` ¦ 2 ;¨ 8 â & h Ü ¼ Ð > h H 1 l x r

\ K ª ¸% i ` ¦ & ³ © \ " f ~ 1 ¦ Ø Ô> y r H l Õ ü t s

9 כ ¹ . K ª ¨ 8 â & ³ © \ " f z ´r ç ß ¸% i y r l Õ ü t

¦ ½ ¨ & ³ l 0 AK " f Y Us $ ì rF g l Õ ü t` ¦ s 6 x H כ s

+ Ëo & h s . s \ @ /ô Ç ½ ¨^ & h z ´r ç ß y r & h 6 x Y V

¦ Y > t ¶ ú ( R Ð 6 £ § õ ° ú . Barbini 1 p x É r r « Ñ G 2

[ © u \ ¦ ½ ¨q ô Ç è+ þ A z ´r ç ß Y Us $ " é ¶ è ì r$ 3 r Û ¼% 7

¦ ] j # Ã Ð ~ Ã Ì\ © Ã Ì # z F G K % i \ " f K $

@& h Ó ü t \ @ /ô Ç " é ¶ è ì r$ 3 ` ¦ Ã º' % i [1]. p ² D G NASA

½ ¨h Ë >_ Chekalyuk 1 p x É r Y Us $ " é ¶ 8 £ ¤& ñ l l \ ¦ q '

l \ » 1 ÑF # ¾ »$ t î ß K % i ` ¦ q ' " f d Ó ü t

e ¦ | ½ Óß ¼ : r 0 l x ¸\ ¦ y r % i [2]. Barbini 1 p x ¸ d Ó ü t

e ¦ | ½ Óß ¼ : r \ < ÊÄ »÷ &# Q e H 9 þ t Ð Ð 9 ì r \ _ ô Ç Y U s

$ Ä » ¸ + þ AF g ñ\ ¦ 8 £ ¤& ñ H " é ¶ 8 £ ¤& ñ l l \ ¦ ~ Ã Ì

» 1 ÑF # z F G K % i \ " f Ã Ð \ ¦ Ã º' ô Ç e [3,4].

LIBS(laser-induced breakdown spectroscopy) ¦ Â Ò Ø

Ô H Y Us $ Ä » ¸ e ¦ Ý ¼ ì rF gZ O É r ¦^ , Ó o^ , l ^ 1

x r « Ñ_ Ó ü t o & h © I ü < ' a > \ O s Å Òl Ö ¦ ³ ð © _ _

¸ H " é ¶ è\ @ / # " é ¶ o & h Ü ¼ Ð & ñ | ¾ Ó·& ñ $ í ì r$ 3 s 0 p x ô

Ç ì rF g ì r$ 3 Z O s [5]. 10 ¸ í & ñ ¸_ ` O Û ¼ Y Us $ F

g " é ¶` ¦ r « Ñ\ | 9 5 Å q r v s | 9 5 Å q ) a \ -t \ _ K ¦

Ó o^ © I r « Ñ_ â Ä º p | ¾ Ós " é ¶ © I Ð l o÷ &

¦, e ¦ Ý ¼ \ ¦ µ 1 ÏÒ q tr . r « Ñ_ e ¦ Ý ¼ H r « Ñ_

ì r " é ¶ è[ þ t _ [ þ t H © I " é ¶ , s : r[ þ t õ [ þ t Ð ½ ¨

÷ & H X < s [ þ t { 9 [ þ t É r | 9 5 Å q ) a Y Us $ ÐÂ Ò' / B N/ å L ÷ & H B

Ä º Z } É r \ -t \ ¦ t ¦ e H כ s : £ ¤f ç s . { 9 ì ø Í& h Ü

¼ Ð @ /| Ä Ì ` O Û ¼ { © 100 mJ & ñ ¸_ Y Us $ \ ¦ r « Ñ\ | 9 5 Å q Ù þ

¡` ¦ M : µ 1 ÏÒ q t÷ & H e ¦ Ý ¼ _ : r ¸ H Ã ºë ß K\ s É r .

\ -t H { 9 [ þ t _ # î î r1 l x \ -t , " é ¶ è_ s : r o

-t , " é ¶ ü < s : r \ 5 Å q ~ Ã Ì ) a _ # l \ -t \ ì r C

) a . e ¦ Ý ¼ _ \ P & h ¨ î + þ A © I \ ¦ & ñ s [ þ t Ä

» ¸\ ì r C ÷ & H \ -t H _ : r ¸ Ð ³ ð & ³| ¨ c Ã º e

. Å Ò# Q : r ¸(¢ ¸ H \ -t )\ " f | 9 | ¾ Ós © É r { 9

H e ¦ Ý ¼ î ß \ " f © @ /& h Ü ¼ Ð Á º î r " é ¶

s : r Ð B Ä º É r 5 Å q ¸ Ð # î î r1 l x > ÷ & ¦ " é ¶

ü < s : r É r ü <_ Ø æ[ t` ¦ Á ºÃ ºy â + « > > ) a .

Ð s Ä » ü < " é ¶ ¢ ¸ H Ä » ü < s : r { 9 s

_ Ø æ[ t \ _ K " é ¶ s : r \ 5 Å q ~ Ã Ì÷ &# Q e H [ þ t s

# l ÷ & ¦, # l ) a H { 9 & ñ ô Ç Ã º" î \ K { © H r ç ß

Ê ê\ r { © I Ð ÷ &[ t ¸ H õ & ñ s ì ø Í4 ¤ ) a .

¦^ r « Ñ_ ³ ð \ " f | 9 5 Å q ) a Y Us $ \ _ K e ¦ Ý ¼

µ 1 ÏÒ q t ) a Ê ê @ /| Ä Ì Ã º s ß ¼ Ð í_ r ç ß 1 l x î ß Ø æ[ t

_ ô Ç " é ¶ ü < s : r _ [ þ t> p u õ { © I Ð_ r) õ & ñ s

ì ø Í4 ¤ ÷ & " f " é ¶ ü < s : r _ 7 á x À Ó\ ¦Ä »ô Ç © _

e ¦ Ý ¼ µ 1 Ï F g ñ µ 1 ÏÒ q t ) a . e ¦ Ý ¼ & h o Ê ê Ã º

s ß ¼ Ð í t e ¦ Ý ¼ © @ /& h Ü ¼ Ð î r Å Ò

@ /l \ ¦ ½ ¨$ í H { 9 [ þ t õ _ © ñ 6 x` ¦ : x K d # Q

> ÷ & ¦ e ¦ Ý ¼ H èY > ô Ç . : r& h Ü ¼ Ð Y Us $ \ _

K r « Ñ_ e ¦ Ý ¼ \ ¦ µ 1 ÏÒ q tr & ~ ½ ÓØ ¦ ÷ & H y n C_ ©

¦ 8 £ ¤& ñ r « Ñ\ ¦ ½ ¨$ í H " é ¶ è[ þ t _ 7 á x À Óü < ª ` ¦ · ú

è q Ã º e . s ü < ° ú s LIBS H " é ¶ èì r$ 3 l Z O î r X <

X <, l > r _ : x& h " é ¶ èì r$ 3 l Z O [ þ t(ICP-AES, ICP-MS, AAS, XRF 1 p x) õ ² ú o r « Ñ\ ¦ " é ¶ o ¦ # l

r v H \ -t " é ¶ Ü ¼ Ð Y Us $ \ ¦ 6 x H : £ ¤f ç s e .

Us $ \ ¦ s 6 x < ÊÜ ¼ Ð+ r « Ñ_ % o _ 9 כ ¹ \ O s

& ³ © \ " f z ´r ç ß Ü ¼ Ð " é ¶ è ì r$ 3 s 0 p x . { 9 ì ø Í& h Ü