Двухимпульсная лазерная атомно-эмиссионная спектроскопия функциональных покрытий на основе галлия

Авторы

  • Ксения Федоровна Ермалицкая Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь
  • Анна Вячеславовна Марковская Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь
  • Ульяна Константиновна Щерба Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

Ключевые слова:

лазерная атомно-эмиссионная спектроскопия, спектральный анализ покрытий на основе галлия, сдвоенные лазерные импульсы, лазерная абляция

Аннотация

Изучены возможности лазерной атомно-эмиссионной спектроскопии (лазерно-искровой эмиссионной спектроскопии) для послойного элементного микроанализа материалов на основе галлия и тонких функциональных покрытий. Исследована двухимпульсная лазерная абляция галлия и покрытий на его основе для определения оптимальных параметров лазерного излучения, обеспечивающих проведение прецизионного глубинного анализа. В целях изучения чистого галлия разработан метод пробоподготовки, заключающийся в нанесении капли металла на тугоплавкую вольфрамовую подложку с последующим охлаждением жидким азотом для затвердевания. Предложенная методика успешно адаптирована для анализа ультратонких гальванических покрытий хлористого галлия (GaCl3) на стальной подложке (толщина около 5,0 мкм) и сернокислого галлия (Ga2(SO4)3) на кремниевой подложке (толщина около 0,5 мкм). Показано, что при модифицированных параметрах (расфокусировка +10 мм, энергия 65 мДж) одна пара сдвоенных импульсов испаряет слой покрытия GaCl3 на стали толщиной около 0,30 мкм и слой покрытия Ga2(SO4)3 на стали толщиной около 0,08 мкм, а характер зависимости интенсивности спектральных линий от номера импульса позволяет оценивать микрорельеф подложки.

Биографии авторов

  • Ксения Федоровна Ермалицкая, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

    кандидат физико-математических наук, доцент; доцент кафедры лазерной физики и спектроскопии физического факультета

  • Анна Вячеславовна Марковская, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

    студентка физического факультета. Научный руководитель – К. Ф. Ермалицкая

  • Ульяна Константиновна Щерба, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

    студентка физического факультета. Научный руководитель – К. Ф. Ермалицкая

Библиографические ссылки

  1. Евстропьев АА, редактор. Галлий: аналитическая химия, технология и применение. Москва: Наука; 2019. 512 с.
  2. Иванова РВ. Химия и технология галлия. Москва: Металлургия; 1973. 391 с.
  3. Agarwal R, Abdulmajeed M. Gallium-based liquid metals as smart responsive materials: morphological forms and stimuli characterization. Advances in Colloid and Interface Science. 2024;329:103183. DOI: 10.1016/j.cis.2024.103183.
  4. Wang H, Chen S, Zhu X, Yuan B, Sun X, Zhang J, et al. Phase transition science and engineering of gallium-based liquid metal. Matter. 2022;5(7):2054 –2085.
  5. Ding Y, Zeng M, Fu L. Surface chemistry of gallium-based liquid metals. Matter. 2020;3(5):1477–1506. DOI: 10.1016/j.matt.2020.08.012.
  6. Воропай ЕС, Гулис ИМ, Тарасов ДС, Ермалицкая ЕФ, Самцов МП, Радько АЕ и др. Лазерный атомно-эмиссионный спектрометр с ахроматической оптической системой. Журнал прикладной спектроскопии. 2021;88(3):486 – 492.
  7. Воропай ЕС, Ермалицкая КФ, Тарасов ДС, Самцов МП, Шевченко КА, Кирсанов АА. Спектральный анализ образцов двухимпульсным лазерным атомно-эмиссионным спектрометром с ахроматической оптической системой. В: Килин СЯ, редактор. Сборник научных трудов VII конгресса физиков Беларуси; 26–28 апреля 2023 г.; Минск, Беларусь. Минск: Ковчег; 2023. с. 69 –70.
  8. Ермалицкая КФ, Воропай ЕС, Тарасов ДС. Исследование механизмов возбуждения спектральных линий в абляционной плазме с помощью двухимпульсного спектрометра ЛАЭМС. В: Ризноокая НН, редактор. Приборостроение-2021. Материалы 14-й Международной научно-технической конференции; 17–19 ноября 2021 г.; Минск, Беларусь. Минск: Белорусский национальный технический университет; 2021. с. 411– 412.
  9. Voropay ЕS, Ermalitskaia KF, Zajogin AP. Methods and apparatus for layerwise atomic emission analysis of materials and products with nanometer resolution. In: Belarusian National Technical University. Photonics: science into production. Proceedings of Belarus – China forum; 2013 December 12–13; Minsk, Belarus. Minsk: Belarusian National Technical University; 2023. p. 52–56.
  10. Ермалицкая КФ. Управление плотностью мощности лазерного излучения при двухимпульсной лазерной абляции металлов. В: Ризноокая НН, редактор. Приборостроение-2021. Материалы 14-й Международной научно-технической конференции; 17–19 ноября 2021 г.; Минск, Беларусь. Минск: Белорусский национальный технический университет; 2021. с. 409 – 410.
  11. Ермалицкая КФ, Щерба УК, Марковская АВ. Элементарный анализ покрытий и тонких слоев металлов методом двухимпульсной лазерной атомно-эмиссионной спектроскопии. В: Свистун АИ, Гусев ОК, Воробей РИ, Князев МА, Серенков ПС, Маляревич АМ и др., редакторы. Приборостроение-2025. Материалы 18-й Международной научно-технической конференции; 13 –15 ноября 2025 г.; Минск, Беларусь. Минск: Белорусский национальный технический университет; 2025. с. 138 –139.
  12. Zeng X, Ermalitskaia KF. Plasma-laser radiation interaction during dual-pulse laser ablation of metals and alloys. В: Кугейко ММ, Афоненко АА, Баркова АВ, редакторы. Квантовая электроника. Материалы XIV Международной научно-технической конференции; 21–23 ноября 2023 г.; Минск, Беларусь. Минск: БГУ; 2023 с. 366 –370.
  13. Ермалицкая КФ, Красноперов НН, Воропай ЕС, Зажогин АП. Исследование влияния типа расфокусировки лазерного пучка на процессы формирования на поверхности титана оксидов при ее сканировании сериями сдвоенных лазерных импульсов в атмосфере воздуха. В: Углов ВВ, редактор. Взаимодействие излучений с твердым телом. Материалы 16-й Международной конференции; 22–25 сентября 2025 г.; Минск, Беларусь. Минск: БГУ; 2025. с. 59 – 62.

Загрузки

Дополнительные файлы

Опубликован

2026-03-25

Выпуск

№ 1 (2026): Журнал Белорусского государственного университета. Физика

Раздел

Оптика и спектроскопия

Лицензия

Copyright (c) 2026 Журнал Белорусского государственного университета. Физика

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.

Авторы, публикующиеся в данном журнале, соглашаются со следующим:

  1. Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и предоставляют журналу право первой публикации работы на условиях лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial. 4.0 International (CC BY-NC 4.0).
  2. Авторы сохраняют право заключать отдельные контрактные договоренности, касающиеся неэксклюзивного распространения версии работы в опубликованном здесь виде (например, размещение ее в институтском хранилище, публикацию в книге) со ссылкой на ее оригинальную публикацию в этом журнале.
  3. Авторы имеют право размещать их работу в интернете (например, в институтском хранилище или на персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу. (См. The Effect of Open Access).

Как цитировать

(1)
Ермалицкая, К. Ф.; Марковская, А. В.; Щерба, У. К. Двухимпульсная лазерная атомно-эмиссионная спектроскопия функциональных покрытий на основе галлия. Журнал Белорусского государственного университета. Физика 2026, вып. 1, 26-34. https://doi.org/10.33581/2520-2243-2026-1-%p.
Crossref
Scopus
Google Scholar
Europe PMC