【摘要】：目前激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)(LIBS)具有實(shí)驗(yàn)重復(fù)性差和檢測(cè)靈敏度低等缺點(diǎn),限制了LIBS的快速應(yīng)用。相對(duì)于納秒激光燒蝕而言,飛秒激光由于其燒蝕效率較高,熱影響區(qū)較小,擊穿閾值穩(wěn)定,飛秒激光誘導(dǎo)等離子體光譜信號(hào)具有高的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性�？臻g約束等離子體能夠增強(qiáng)發(fā)射光譜強(qiáng)度,提高等離子體穩(wěn)定性。本文結(jié)合飛秒激光誘導(dǎo)等離子體和空間約束優(yōu)點(diǎn),開(kāi)展空間約束飛秒激光誘導(dǎo)擊穿銅等離子體特性研究,實(shí)現(xiàn)等離子體光譜增強(qiáng),提高等離子體光譜穩(wěn)定性,從而提高LIBS實(shí)驗(yàn)重復(fù)性和檢測(cè)靈敏度。飛秒激光誘導(dǎo)銅等離子體在內(nèi)徑為6 mm的圓筒空間約束作用下,銅等離子體發(fā)射光譜出現(xiàn)增強(qiáng),并且譜線增強(qiáng)因子與躍遷上能級(jí)有關(guān),上能級(jí)越高,增強(qiáng)因子越大。在空間約束作用下,銅等離子體壽命有所延長(zhǎng),且等離子體電子溫度與電子密度均有提高。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明激光功率密度、空間約束尺寸和空間約束形態(tài)等參數(shù)對(duì)空間約束飛秒激光等離子體特性有顯著影響,光譜增強(qiáng)因子隨著激光功率密度的增大而增大,且空間約束作用時(shí)間提前。對(duì)內(nèi)徑尺寸為4、6和8 mm的圓筒空間約束作用,光譜增強(qiáng)因子隨著空間約束尺寸的增大而減小,且空間約束作用時(shí)間在大延時(shí)出現(xiàn)。圓筒空間約束下的光譜增強(qiáng)因子、電子溫度和電子密度均大于平板約束條件。基于熒光成像法開(kāi)展了平板空間約束對(duì)飛秒激光誘導(dǎo)銅等離子體羽的膨脹形態(tài)研究,等離子體羽體軸向膨脹距離和速度與板間距成反比,而徑向的膨脹距離和速度與板間距成正比。在空間約束飛秒激光等離子體特性研究基礎(chǔ)上,開(kāi)展了空間約束fs-LIBS用于鋁合金中銅元素的定量分析,在內(nèi)徑為4 mm圓筒空間約束作用下,檢測(cè)限(LOD)、平均相對(duì)檢測(cè)誤差值(ARE)、相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差值(RSD)和交叉驗(yàn)證均方差值(RMSECV)分別為9.9μg/g、2.35%、16%和0.125%,相比無(wú)約束條件下分別降低了82.72%、76.85%、78.38%和41.32%。實(shí)驗(yàn)表征空間約束fs-LIBS技術(shù)有效地提高了LIBS檢測(cè)精度和實(shí)驗(yàn)重復(fù)性,為L(zhǎng)IBS用于微量元素的快速定量分析奠定了理論基礎(chǔ)和技術(shù)支持。通過(guò)以上實(shí)驗(yàn)獲得的等離子體光譜數(shù)據(jù)和羽體圖像,揭示了空間約束增強(qiáng)飛秒激光誘導(dǎo)誘導(dǎo)等離子體光譜的物理機(jī)制,證實(shí)了空間約束方法有效地提高了fs-LIBS的檢測(cè)精度。
【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)春理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：O53;TN249
【圖文】：

光譜(laser induced breakdown spectroscopy，次提出并在實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)[1]，現(xiàn)如今已經(jīng)發(fā)展為素種類(lèi)及其含量進(jìn)行檢測(cè)的技術(shù)[2-4]。該技術(shù)原能激光脈沖輻照待測(cè)樣品表面，在輻照區(qū)會(huì)形等離子體光譜，并分析分立光譜的中心波長(zhǎng)和素成份及其濃度。LIBS 作為原子發(fā)射光ES)的一種，因其具有可以在線遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)分析、激光脈沖燒蝕量介于 10-12~10-9g)、待測(cè)樣品無(wú)成為“綠色化學(xué)”檢測(cè)技術(shù)，現(xiàn)已成為 AES 檢測(cè)有前景的元素成份檢測(cè)技術(shù)。LaserSpectrographCICD

前景的元素成份檢測(cè)技術(shù)。LaserSpectrographCICD圖 1.1 LIBS 原理圖1.2 LIBS 的應(yīng)用LIBS 檢測(cè)技術(shù)因其可以無(wú)接觸檢測(cè)、對(duì)樣品可以進(jìn)行微損甚至無(wú)損檢測(cè)、多元素同時(shí)測(cè)定、遠(yuǎn)程遙感實(shí)時(shí)在線檢測(cè)、易于與其他設(shè)備耦合等優(yōu)點(diǎn)，LIBS 元素檢測(cè)技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于環(huán)境檢測(cè)[7-9]，文物檢測(cè)[10-11]，地球化學(xué)分析[12-13]，生物鑒定[14-16]，放射性元素檢測(cè)[17]，工業(yè)分析[18-20]，甚至是太空探測(cè)[21-23]等領(lǐng)域。(1) 環(huán)境檢測(cè)近年來(lái)隨著工業(yè)的迅速發(fā)展

【參考文獻(xiàn)】

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1 樊娟娟;黃丹;王鑫;張雷;馬維光;董磊;尹王保;賈鎖堂;;激光誘導(dǎo)等離子體LTE態(tài)判定方法研究[J];光譜學(xué)與光譜分析;2014年12期

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4 杜闖;高勛;邵妍;宋曉偉;趙振明;郝作強(qiáng);林景全;;土壤中重金屬元素的雙脈沖激光誘導(dǎo)擊穿光譜研究[J];物理學(xué)報(bào);2013年04期

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1 林京君;鋼鐵成分的激光誘導(dǎo)擊穿光譜高精度檢測(cè)方法與裝備[D];長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué);2018年

本文編號(hào)：2722985