Морские глубины до сих пор остаются неисследованной областью и таят в себе запасы ценных минералов и металлов, которые так необходимы для современных технологий. На сегодняшний день методы обследования морских глубин довольно трудоемкие и, как правило, предполагают взятие проб, а затем изучение образцов на борту исследовательского судна.
Исследователи из Института плазменных наук и технологий им. Лейбница и Лазерного центра Ганновера задумались о создании метода анализа элементного состава в режиме реального времени, применимого при высоком давлении воды. Наиболее перспективным методом для этой цели является лазерно-индуцированная спектроскопия пробоя. Только для подводных исследований необходим не одноимпульсный, а двухимпульсный режим: первый импульс создает полость в воде близко к поверхности материала, а второй лазерный импульс испаряет материал с поверхности и возбуждает это газообразное состояние в полости, формируя плазменный шлейф, в котором находятся исследуемые элементы. Плазма испускает специфическое линейное излучение во время охлаждения в зависимости от элементного состава.
Однако под водой существует колоссальное давление, которое может приводить к уширению спектральных линий и ошибкам идентификации элементов. Поэтому необходимо очень тщательно подобрать оптимальные параметры лазерных импульсов.
На первом этапе исследований было выявлено, что влияние давления воды на плазму, а следовательно, на измеряемый спектр, может быть сведено к минимуму за счет коротких задержек импульсов. Как показал эксперимент: 0,5мкс между импульсами и точная регулировка начала измерений спектрометра имеют решающее значение для качества получаемых данных.
Благодаря полученным результатам ученые разработали компактную установку, которая обеспечивает стабильные результаты измерений под водой на глубине до 6000 метров.