Plasma-cavity ringdown spectroscopy (P-CRDS) for elemental and isotopic measurements

Journal of Analytical Atomic Spectrometry

Volumn 22, Issue 11, 2007, Pages 1347-1363

  Wang, Chuji ^a  

^a MISSISSIPPI STATE UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

MICROWAVE-INDUCED PLASMA (MIP); PLASMA OPTIMIZATION; PLASMA-CAVITY RINGDOWN SPECTROSCOPY; ULTRA-SENSITIVE ELEMENTAL ANALYSIS;

ATOMIC PHYSICS; CONTINUOUS WAVE LASERS; LASER BEAM EFFECTS; PLASMA SOURCES; RADIOISOTOPES; ULTRAVIOLET RADIATION;

TRACE ELEMENTS;

EID: 35448975974     PISSN: 02679477     EISSN: 13645544     Source Type: Journal    
DOI: 10.1039/b701223c     Document Type: Article

References (176)

1. Y. Takaku, in Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry Handbook, ed., S. M. Nelms, Blackwell Publishing, Japan, 2005
2. A. Montaser, Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry, John Wiley & Sons, New York, NY, 1998
3. J. Szpunar Analyst 2005 130 442 465
4. G. Alvarez-Llamas M. R. Fernandez de la Campa A. Sanz-Medel Trends Anal. Chem. 2005 24 28 36
5. J. Pizzolon M. Hoenig Can. J. Anal. Sci. Spectrosc. 2005 50 221 227
6. J. S. Becker Spectrochim. Acta, Part B 2002 57 1805 1820
7. K. Wrobel K. DeNicola K. Wrobel J. Caruso Adv. Mass Spectrom. 2004 16 229 273
8. K. Wrobel K. Wrobel J. A. Caruso Curr. Top. Anal. Chem. 2004 4 19 38
9. T. Prohaska, G. Kollensperger, S. Hann, G. Stingeder, W. Fitz and W. Wenzel, Plasma Source Mass Spectrometry Applications and Emerging Technologies, The 8th International Conference on Plasma Source Mass Spectrometry, Durham, UK, 2002
10. M. Moldovan E. M. Krupp A. E. Holliday O. F. X. Donard J. Anal. At. Spectrom. 2004 19 815 822
11. L. Halicz I. Segal I. Gavrieli A. Lorber Z. Karpas Spectrochim. Acta 2000 422 203 208
12. J. S. Becker J. Anal. At. Spectrom. 2002 17 1172 1185
13. G. D. Wannemacker F. Vanhaecke L. Moens A. V. Mele H. Thoen J. Anal. At. Spectrom. 2000 15 323 327
14. T. Prohaska M. Watkins C. Latkoczy W. W. Wenzel G. Stingeder J. Anal. At. Spectrom. 2000 15 365 369
15. F. Vanhaecke, L. Moens and P. Taylor, in Inductively Coupled Plasma Spectrometry and Its Application, ed., S. J. Hill, Sheffield Academic Press, Sheffield, 1999, pp. 145-207
16. E. N. Taylor T. Warneke J. A. Milton I. W. Croudace P. E. Warwick R. W. Nesbitt J. Anal. At. Spectrom. 2001 16 279 284
17. Y. Muramatsu W. Ruhm S. Yoshida K. Tagami S. Uchida E. Wirth Environ. Sci. Technol. 2000 34 2913 2917
18. S. F. Boulyga C. Testa D. Desideri J. S. Becker J. Anal. At. Spectrom. 2001 16 1283 1289
19. R. Brennetot A.-L. Becquet H. Isnard C. Caussignac D. Vailhen F. Chartier J. Anal. At. Spectrom. 2005 20 500 507
20. T. Prohaska C. Latkoczy G. Schultheis M. Teschler-Nicola G. Stingeder J. Anal. At. Spectrom. 2002 17 887 891
21. J. S. Becker J. Anal. At. Spectrom. 2005 20 1173 1184
22. S. H. Tan G. Horlick Appl. Spectrosc. 1986 40 445 460
23. Y. Muramatsu S. Yoshida Radioisotopes 1999 48 472 487
24. A. Cocherieab P. Negrela S. Royac C. Guerrota J. Anal. At. Spectrom. 1998 13 1068 1073
25. B. S. Ross D. M. Chambers G. M. Hieftje Microchim. Acta 1991 104 287 297
26. J. S. Begley B. L. Sharp J. Anal. At. Spectrom. 1997 12 395 402
27. J. B. Simeonsson M. Ezer H. L. Pacquette S. L. Preston D. J. Swart Spectrochim. Acta, Part B 1997 52 1955 1963
28. H. L. Pacquette S. A. Elwood M. Ezer D. J. Swart J. B. Simeonsson Appl. Spectrosc. 2000 54 89 93
29. S. Greenfield M. Thomsen Spectrochim. Acta, Part B 1985 40 1369 1377
30. S. Kumagai M. Sasaki M. Koyanagi K. Hane J. Electrochem. Soc. 2000 147 3070 3073
31. H. Geckeis, K. Gompper and F. W. Geyer, CANAS '95, Colloquium Analytische Atomspektroskopie, Konstanz, Germany, April 2-7, 1996
32. G. Gillson G. Horlick Spectrochim. Acta, Part B 1986 41 1299 1321
33. S. E. Hobbs J. W. Olesik Appl. Spectrosc. 1991 45 1395 1407
34. P. Farnsworth and B. Duersch, 24th FACSS, Providence, RI, USA, Oct. 26-30, 1997
35. S. Jun H. Y. Chang R. McWilliams Phys. Plasmas 2006 13 052512 052517
36. J. M. Mermet J. Anal. At. Spectrom. 2002 17 1065 1071
37. S. Sengoku K. Wagatsuma Anal. Sci. 2006 22 245 248
38. U. Kumtabtim J. Shiowatana A. Siripinyanond J. Anal. At. Spectrom. 2005 20 1185 1190
39. J. Li P. Liang T. Shi H. Lu At. Spectrosc. 2003 24 169 172
40. J. W. Olesik J. A. Kinzer B. Harkleroad Anal. Chem. 1994 66 2022 2030
41. K. Dittrich H. Berndt J. A. C. Broekaert G. Schaldach G. Tölg J. Anal. At. Spectrom. 1988 3 1105 1110
42. J. Cmelik J. Machat E. Niedobova V. Otruba V. Kanicky Anal. Bioanal. Chem. 2005 383 483 488
43. Y. Zhang Y. Yoon P. B. Kelly I. M. Kennedy Appl. Opt. 1998 37 7132 7136
44. T. Hasegawa B. Smith J. D. Winefordner Spectrochim. Acta, Part B 1987 42 1093 1104
45. T. Hasegawa J. D. Winefordner Spectrochim. Acta, Part B 1987 42 651 663
46. D. P. Torres M. A. Vieira A. S. Ribeiro A. J. Curtius J. Anal. At. Spectrom. 2005 20 289 294
47. F. Mercader-Trejo E. R. de San Miguel J. de Gyves J. Anal. At. Spectrom. 2005 20 1212 1217
48. R. B. Voegborlo H. Akagi Food Chem. 2006 100 853 858
49. B. Fairman M. W. Hinds S. M. Nelms D. M. Penny P. Goodall J. Anal. At. Spectrom. 2001 16 1446 1469
50. D. M. Bonotto C. B. Mello J. Environ. Radioact. 2006 86 337 353
51. L. S. Quindos P. L. Fernandez J. Soto G. J. Newton Appl. Radiat. Isot. 1991 42 1108 1110
52. S. Sodaye R. Tripathi A. K. Pandey A. V. R. Reddy Anal. Chim. Acta 2004 514 159 165
53. A. O'Keefe D. A. G. Deacon Rev. Sci. Instrum. 1988 59 2544 2551
54. K. W. Busch, and, M. A. Busch, ACS Symposium Series 720, Cavity-Ringdown Spectroscopy: An Ultratrace-Absorption Measurement Technique, Oxford University Press, 1999
55. G. Berden R. Peeters G. Meijer Int. Rev. Phys. Chem. 2000 19 565 607
56. G. P. Miller and C. B. Winstead, in Cavity Ringdown Laser Absorption Spectroscopy, a chapter in Encyclopedia of Analytical Chemistry: Instrumentation and Applications, 10734, ed., R. A. Meyers, John Wiley & Sons Ltd, Chichester, UK, 2000
57. D. B. Atkinson Analyst 2003 128 117 125
58. C. Vallance New J. Chem. 2005 97 867 874
59. B. A. Paldus A. A. Kachanov Can. J. Phys. 2005 83 975 999
60. M. Mazurenka A. J. Orr-Ewing R. Peverall G. A. D. Ritchie Ann. Rep. Prog. Chem., Sect. C: Phys. Chem. 2005 101 100 142
61. J. J. Scherer D. Voelkel D. J. Rakestraw J. B. Paul C. P. Collier R. J. Saykally A. O'Keefe Chem. Phys. Lett. 1995 245 273 280
62. A. J. Hallock E. S. F. Berman R. N. Zare Appl. Spectrosc. 2003 57 571 573
63. B. A. Paldus C. C. Harb T. G. Spence R. N. Zare C. Gmachl F. Capasso D. L. Sivco J. N. Baillargeon A. L. Hutchinson A. Y. Cho Opt. Lett. 2000 25 666 668
64. J. B. Paul J. J. Scherer A. O'Keefe L. Lapson J. G. Anderson C. Gmachl F. Capasso A. Y. Cho SPIE J. 2001 4577 1 11
65. A. C. R. Pipino J. W. Hudgens R. E. Hule Rev. Sci. Instrum. 1997 68 2978 2989
66. K. K. Lehmann and P. Rabinowitz, High-Finesse Optical Resonator for Cavity Ring-Down Spectroscopy based upon Brewster's Angle Prism Retroreflectors, US Patent No. 6,097,555 (August, 1, 2000)
67. M. Gupta H. Jiao A. O'Keefe Opt. Lett. 2002 27 1878 1880
68. P. B. Tarasa, P. Rabinowitz and K. K. Lehmann, 224 ACS National Meeting, Boston, MA, Aug. 18-22 (2002)
69. R. S. Brown L. Kozin Z. Tong R. D. Oleschuk H.-P. Loock J. Chem. Phys. 2002 117 10444 10447
70. D. Romanini, J. Gambogi and K. K. Lehmann, in Proceedings of the 50th International Symposium on Molecular Spectroscopy, ed., T. A. Miller, Department of Chemistry, Ohio State University, Columbus, OH, 1995, p. 284
71. D. Romanini A. A. Kachanov F. Stoeckel Chem. Phys. Lett. 1997 270 538 545
72. Y. He B. J. Orr Appl. Phys. B: Lasers Opt. 2002 75 267 280
73. For example, R. N. Zare, J. Martin and B. A. Paldus, Deflecting light into resonant cavities for spectroscopy, US Patent No. 5,815,277 (September 29, 1998)
74. R. Augstine, C. R. Krusen, C. Wang and W. B. Yan, System and method for controlling a light source for cavity ringdown spectroscopy, US Patent Application No. 20060087655 (April 27, 2006)
75. S. P. Koirala, M.S. Thesis: Plasma cavity ringdown spectroscopy-A powerful technique for elemental measurements and plasma diagnostics, Department of Physics and Astronomy at Mississippi State University, December 2003
76. 2O at 1.65 μm, to be published
77. G. P. Miller C. B. Winstead J. Anal. At. Spectrom. 1997 12 907 912
78. C. B. Winstead F. J. Mazzotti J. Mierzwa G. P. Miller Anal. Commun. 1999 36 277 279
79. C. Wang F. J. Mazzotti G. P. Miller C. B. Winstead Appl. Spectrosc. 2002 56 386 397
80. C. Wang F. J. Mazzotti G. P. Miller C. B. Winstead Appl. Spectrosc. 2003 57 1167 1172
81. C. Wang, F. J. Mazzotti, J. Mierzwa, G. P. Miller, Y. Duan and C. B. Winstead, The 53rd Pittsburgh Conference, New Orleans, LA, March 17-22, 2002
82. Y. Duan C. Wang C. B. Winstead Anal. Chem. 2003 75 2105 2111
83. J. B. Dudek P. B. Tarsa A. Velasquez M. Wladyslawski P. Rabinowitz K. K. Lehmann Anal. Chem. 2003 75 4599 4605
84. R. Vasudev A. Usachev W. R. Dunsford Environ. Sci. Technol. 1999 33 1936 1939
85. M. I. Mazurenka B. L. Fawcett J. M. F. Elks D. E. Shallcross A. J. Orr-Ewing Chem. Phys. Lett. 2003 367 1 9
86. B. L. Fawcett A. M. Parkes D. E. Shallcross A. J. Orr-Ewing Phys. Chem. Chem. Phys. 2002 4 5960 5965
87. A. R. Awtry J. H. Miller Appl. Phys. B: Lasers Opt. 2002 75 255 260
88. Y. A. Bakhirkin A. A. Kosterev R. Curl F. K. Tittel D. A. Yarekha L. Hvozdara M. Giovannini J. Faist Appl. Phys. B: Lasers Opt. 2006 82 149 154
89. A. A. Kosterev A. A. Malinovsky F. K. Tittel C. Gmachl F. Capasso D. L. Sivco J. N. Baillargeon A. Y. Cho Appl. Opt. 2001 40 5522 5529
90. E. R. Crosson K. N. Ricci B. A. Richman F. C. Chilese T. G. Owano R. A. Provencal M. W. Todd J. Glasser A. A. Kachanow B. A. Paldus T. G. Spence R. N. Zare Anal. Chem. 2002 74 2003 2007
91. C. Wang S. T. Scherrer D. Hossain Appl. Spectrosc. 2004 58 784 791
92. M. Mürtz H. Dahnke M. Horstjann D. Kleine S. Thelen P. Hering Spectrochim. Acta, Part A 2006 63 963 969
93. C. Wang S. T. Scherrer Opt. Lett. 2004 29 352 354
94. C. Wang S. T. Scherrer Appl. Opt. 2004 43 6458 6464
95. P. B. Tarsa A. D. Wist P. Rabinowitz K. K. Lehmann Appl. Phys. Lett. 2004 85 4523 4525
96. Z. Tong A. Wright T. McCormick R. Li R. D. Oleschuk H.-P. Loock Anal. Chem. 2004 76 6594 6599
97. P. B. Tarsa P. Rabinowitz K. K. Lehmann Chem. Phys. Lett. 2004 383 297 303
98. C. Wang Opt. Eng. Lett. 2005 44 030503-1
99. H.-P. Loock Trends Anal. Chem. 2006 25 655 664
100. C. Wang A. Mbi Proc. SPIE-Int. Soc. Opt. Eng. 2006 6377 6377021-8
101. C. Wang A. Mbi Meas. Sci. Technol. 2006 17 1741 1751
102. A. Schwabedissen A. Brockhaus A. Georg J. Engemann J. Phys. D: Appl. Phys. 2001 34 1116 1121
103. A. P. Yalin V. Surla M. Butweiller J. D. Williams Appl. Opt. 2005 44 6496 6505
104. V. Surla P. J. Wilbur J. D. Williams M. Johnson A. P. Yalin Rev. Sci. Instrum. 2004 75 3025 3030
105. J. P. Booth G. Cunge L. Biennier D. Romanini A. Kachanov Chem. Phys. Lett. 2000 317 631 636
106. J. B. Wills J. A. Smith W. E. Boxford J. M. F. Elks M. N. R. Ashfold A. J. Orr-Ewing J. Appl. Phys. 2002 92 4213 4222
107. E. H. Wahl T. G. Owano C. H. Kruger P. Zalicki Y. Ma R. N. Zare Diamond Relat. Mater. 1996 5 373 377
108. R. Evertsen R. L. Stolk J. J. ter Meulen Combust. Sci. Technol. 2000 157 341 342
109. P. Zalicki Y. Ma R. N. Zare E. H. Wahl T. G. Owano C. H. Kruger Appl. Phys. Lett. 1995 67 144 146
110. W. M. M. Kessels A. Leroux M. G. H. Boogaarts J. P. M. Hoefhagels M. C. M. van de Sanden D. C. Schram J. Vac. Sci. Technol., A 2001 19 467 476
111. J. A. Smith J. B. Wills H. S. Moores A. J. Orr-Ewing M. N. R. Ashfold Y. A. Mankelevich N. V. Suetin J. Appl. Phys. 2002 92 672 681
112. B. Bakowski G. Hancock R. Peverall G. A. D. Ritchie L. J. Thornton J. Phys. D: Appl. Phys. 2004 37 2064 2072
113. K. L. Bechtel R. N. Zare A. A. Kachanov S. S. Sanders B. A. Paldus Anal. Chem. 2005 77 1177 1182
114. K. L. Snyder R. N. Zare Anal. Chem. 2003 75 3086 3091
115. L. van der Sneppen A. E. Wiskerke F. Ariese C. Gooijer W. Ubachs Anal. Chim. Acta 2006 558 2 6
116. L. van der Sneppen A. E. Wiskerke F. Ariese C. Gooijer Appl. Spectrosc. 2006 60 931 935
117. C. Wang S. P. Koirala S. T. Scherrer Y. Duan C. B. Winstead Rev. Sci. Instrum. 2004 75 1305 1313
118. C. Wang S. T. Scherrer Y. Duan C. B. Winstead J. Anal. At. Spectrom. 2005 20 638 644
119. Y. Duan C. Wang S. T. Scherrer C. B. Winstead Anal. Chem. 2005 77 4883 4889
120. H. G. C. Human N. Omenetto P. Cavalli G. Rossi Spectrochim. Acta, Part B 1984 39 1345 1363
121. N. Omenetto H. G. C. Human P. Cavalli G. Rossi Spectrochim. Acta, Part B 1984 39 115 117
122. N. Omenetto Spectrochim. Acta, Part B 1989 44 131 146
123. J. A. Vera G. M. Murray S. J. Week M. C. Edelson Spectrochim. Acta, Part B 1991 46 1689 1700
124. A. Montaser and D. W. Golightly, Inductively Coupled Plasma in Analytical Atomic Spectrometry, VCH Publishers, Inc., New York, 1992
125. S. Greenfield I. L. Jones C. T. Berry Analyst 1964 89 713 720
126. R. H. Wendt V. A. Fassel Anal. Chem. 1965 37 920 922
127. P. Zalicki R. N. Zare J. Chem. Phys. 1995 102 2708 2717
128. A. P. Yalin R. N. Zare Laser Phys. 2002 12 1065 1072
129. A. E. Siegman, Laser, University Science Books, Mill Valley, CA, 1986
130. G. F. Kirkbright and M. Sargent, Atomic Absorption and Fluorescence Spectroscopy, Academic Press, London, 1974
131. R. G. Breene, The Shift and Shape of Spectral Lines, Pergamon Press, Oxford, 1961
132. H. V. Eckert, Physics and Technology of Low-Temperature Plasma, English edition, The Iowa State University Press, 1977
133. C. O. Laux T. G. Spence C. H. Kruger R. N. Zare Plasma Sources Sci. Technol. 2003 12 125 138
134. P. Y. Yang R. M. Barnes Spectrochim. Acta, Part B 1989 44 561 570
135. C. Wang F. J. Mazzotti S. P. Koirala C. B. Winstead G. P. Miller Appl. Spectrosc. 2004 58 734 740
136. D. S. Baer R. K. Hanson J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer 1992 47 455 475
137. J. A. M. van der Mullen Spectrochim. Acta, Part B 1989 44 1067 1080
138. P. W. J. M. Boumans J. J. A. M. Vrakking Spectrochim. Acta, Part B 1986 41 1235 1275
139. Y. Duan S. T. Scherrer S. P. Koirala C. Wang C. B. Winstead Anal. Chim. Acta 2005 532 47 54
140. A. P. Yalin R. N. Zare C. O. Laux C. H. Kruger Plasma Sources Sci. Technol. 2002 11 248 253
141. A. P. Yalin R. N. Zare C. O. Laux C. H. Kruger Appl. Phys. Lett. 2002 81 1408 1410
142. S. Spuler M. Linne Appl. Opt. 2002 41 2858 2868
143. Unpublished data, "Measurements of uranium using 409-nm diode laser ICP-CRDS"
144. "Cavity Ringdown Spectroscopy System", Feb. 2, 2004, Mississippi State University, US Software Copyright Number TXu 1-158-533
145. P. Cias C. Wang T. S. Dibble Appl. Spectrosc. 2007 61 230 236
146. Y. Duan Y. Su Z. Jin S. P. Abeln Rev. Sci. Instrum. 2000 71 1557 1563
147. Y. Duan Y. Su Z. Jin S. P. Abeln Anal. Chem. 2000 72 1672 1679
148. Y. Duan X. Du Y. Li Q. Jin Appl. Spectrosc. 1995 49 1079 1085
149. J. T. Hodges J. P. Looney R. D. van Zee Appl. Opt. 1996 35 4112 4116
150. P. I. Presunka J. A. Coxon J. Chem. Phys. 1994 101 201 222
151. M. S. Beardah A. M. Ellis J. Chem. Phys. 1999 110 11244 11254
152. R. Mavrodineanu and H. Boiteux, Flame Spectroscopy, John Wiley & Sons, Inc., New York, London, Sydney, 1965, p. 380
153. J. E. Polk, "An overview of the results from an 8200 hour wear test of the NSTAR ion thruster," paper AIAA-99-2446, presented at the Joint Propulsion Conference, Los Angeles, CA, June 1999
154. M. J. Pellin R. B. Wright D. M. Gruen J. Chem. Phys. 1981 74 6448 6457
155. N. Andersen B. Andersen E. Veje Radiat. Eff. 1982 60 119 127
156. R. P. Doerner D. G. Whyte D. M. Goebel J. Appl. Phys. 2003 93 5816 5823
157. E. Dullni Appl. Phys. A: Solids Surf. 1985 38 131 138
158. R. B. Wright M. J. Pellin D. M. Gruen C. E. Young Nucl. Instrum. Methods 1980 170 295 302
159. G. Nicolussi W. Husinsky D. Gruber G. Betz Phys. Rev. B: Condens. Matter 1995 51 8770 8788
160. C. Staudt A. Wucher Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2002 66 085415-1-12
161. J. Blaise L. J. Radziemski J. Opt. Soc. Am. 1976 66 644 659
162. B. W. Smith A. Quentmeier M. Bolshov K. Niemax Spectrochim. Acta, Part B 1999 54 943 958
163. V. Kaufman J. Opt. Soc. Am. 1962 52 866 870
164. W. G. Schreiber, Jr J. Opt. Soc. Am. 1963 53 1055 1058
165. Y. Nishimura T. Fujimoto Appl. Phys. B: Photophys. Laser Chem. 1985 38 91 98
166. C. Wang, C. B. Winstead and Y. Duan, Method and apparatus for elemental and isotope measurements and diagnostics-microwave induced plasma-cavity ring-down spectroscopy, US Patent No. 7,054,008 (May 30, 2006)
167. G. R. Harrison, Wavelength Table, Cambridge MIT and London, England, 1969
168. NIST Atomic Spectra Database, Version 3.1.0, http://physics.nist.gov/ PhysRef Data, 2006
169. US EPA, Integrated Information System, Mercury, elemental (CASRN 7439-97-6)
170. T. N. Anderson J. K. Magnuson R. P. Lucht Appl. Phys. B: Lasers Opt. 2007 87 341 353
171. A. E. Carruthers T. K. Lake A. Shah J. W. Allen W. Sibbett K. Dholakia Opt. Commun. 2005 255 261 266
172. F. K. Tittel A. A. Kosterev Appl. Phys. B: Lasers Opt. 2006 85 171 172
173. D. P. Baldwin D. S. Zamzow D. E. Eckels G. P. Miller Proc. SPIE-Int. Soc. Opt. Eng. 1999 3853 213 220
174. D. P. Baldwin D. S. Zamzow D. E. Eckels G. P. Miller Proc. SPIE-Int. Soc. Opt. Eng. 1999 3534 478 486
175. Q. S. Yu C. Huang F. H. Hsieh Y. Duan J. Biomed. Mater. Res., Part B 2007 80 211 219
176. K. K. Lehmann and P. Rabinowitz, High-Finesse Optical Resonator for Cavity Ring-Down Spectroscopy based upon Brewster's Angle Prism Retroreflectors, US Patent Numbers: 5,973,864 (October 26, 1999)