激光剥离—火花诱导击穿光谱及其在铝合金元素分析中的应用

发布时间：2021-07-06 02:07

　　激光诱导击穿光谱（LIBS）技术是一种应用广泛的光谱分析技术,但传统的LIBS技术由于受到等离子体中较强的电子轫致辐射所造成的背景干扰,灵敏度较低。为此,科学家们尝试了多种方法来提高LIBS技术的信号强度和分析灵敏度。本文所采用的火花放电就是其中之一,该技术被称为激光剥离-火花诱导击穿光谱（LA-SIBS）技术。本文首先在低重复频率下开展了LA-SIBS技术的实验研究工作。以一台重复频率为5 Hz的电光调Q Nd:YAG激光器作为激光光源、以一台门控脉冲高压电源作为火花放电的电源,通过实验验证了LA-SIBS技术对于提高光谱信号强度和分析灵敏度的可行性,并对实际操作中火花放电的通道特性进行了细致研究。实验结果表明:在合理的剥离激光能量和电极空间布置下,通过使用带有外触发的脉冲高压电源来调节火花放电的延时时间,可以实现放电通道由“V”字形放电到平行放电的转变。在“V”字形放电时,火花放电会扩大烧蚀坑洞的直径、破坏横向空间分辨率;而在平行放电时,火花放电不会扩大烧蚀坑洞的直径,可以实现其横向空间分辨率仅由激光剥离来决定。实验在平行放电的条件下对铝合金中的铬（Cr）元素进行了定量分析,得到其... 

【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：63 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

LIBS技术流程原理图

第二章 LA-SIBS 技术的基本原理空间受限增强 LIBS 技术是通过在等离子体周围设置相应的空间约束腔等装置，限制等离子体的膨胀扩散，使得等离子体产生的激光诱导冲击波不断反射，从而实现对等离子体的压缩效果，增强了等离子体辐射的光谱信号强度。常用的空间约束装置有平行板约束、圆柱形约束和半球形约束三种，其技术原理如图 2-2 所示。因为等离子体的向外膨胀是以半球形的方式膨胀的，因此，相比于平行板和圆柱形装置的二维空间约束，半球形约束可以对等离子体进行三维方式的、各个方向上的、全方面的均匀压缩，大大提高了等离子体辐射的信号强度，提高了分析灵敏度[53,54]。华中科技大学的郭连波利用半球形的约束装置对等离子体进行了空间受限增强 LIBS 技术下的光谱分析，所测得的光谱强度相比于单纯的 LIBS 技术可以增强近 12 倍[60]。

图 2-3 LIBS-LIF 技术流程原理图Figure 2-3 Schematic of the LIBS-LIF[62]BS 技术击穿光谱（Spark-induced Breakdown Spectroscopy, SIBS）似的新型光谱分析技术。在该技术中，使用高压火花放电来然后通过分析等离子体辐射的光谱信号对样品进行元素分析和原理如图 2-4 所示。


本文编号：3267300