激光诱导铁合金等离子体模型的研究

发布时间：2017-07-05 20:01

  本文关键词：激光诱导铁合金等离子体模型的研究

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【摘要】：激光诱导等离子体光谱技术(LIBS),由于它的制样容易、简单快速、具有可以实时检测多元素并不损坏样本等优点,使得这一新技术得到广泛的关注。LIBS的等离子体模型分为热力学平衡模型和光谱模型两种,早期国内外学者系统的研究了等离子体热力学平衡模型,现在该模型达到了一个相对完善的阶段。而LIBS技术的主要优点是实时分析样品元素浓度,所以建立等离子体光谱模型才是研究发展的重要方向,例如铁合金冶炼过程中,非金属元素含量对于铁合金质量起到至关重要的作用,因此LIBS等离子体的光谱模型精度是一个亟待解决的难题。本文对等离子体模型的背景和研究现状进行概述,介绍了等离子体热力学平衡模型和光谱模型的特点及性质。针对常见光谱模型中的传统定标模型、内定标模型及自由定标模型原理进行了总结,利用这三种模型对于铁合金样品进行实验对比。实验发现由于实验参数的改变、特征谱线漂移和谱线重叠等原因,引起异常数据混入,从而导致光谱模型的精度不高,所以在建立等离子体光谱模型之前,要对样品的光谱数据进行预处理,只有去除异常数据和噪声等干扰,才能够保证模型的精度不受到影响。铁合金样品中的非金属元素含量较少,特征谱线不够明显,还存在铁基体的干扰将其谱线淹没现象,所以本文基于化学计量学方法建立了新的光谱模型,经过研究发现,相比于传统的光谱模型,这种模型检测铁合金中的碳元素等非金属元素含量精度较高,稳定性较好。
【关键词】：激光诱导击穿光谱技术(LIBS) 铁合金 碳元素 等离子体 模型
【学位授予单位】：长春工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG115.33
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 绪论7-12
• 1.1 研究背景与意义7-8
• 1.2 国内外研究现状及发展8-10
• 1.3 本文研究内容10-11
• 1.4 本章小结11-12
• 第二章 激光诱导等离子体的模型建立12-23
• 2.1 等离子体热动力学模型的建立12-15
• 2.1.1 等离子体局部热平衡模型12-14
• 2.1.2 等离子体非局部热平衡模型14-15
• 2.2 等离子体光谱模型的建立15-21
• 2.2.1 传统定标模型16
• 2.2.2 内定标模型16-17
• 2.2.3 自由定标模型17
• 2.2.4 化学计量学模型17-18
• 2.2.5 实验与结论18-21
• 2.3 本章小结21-23
• 第三章 激光诱导等离子体特征谱线的研究23-39
• 3.1 引言23-24
• 3.2 异常特征谱线的分析24-28
• 3.2.1 特征谱线的均值处理25-27
• 3.2.2 特征谱线的识别27-28
• 3.2.3 特征谱线的平滑处理28
• 3.3 特征谱线的校正28-31
• 3.3.1 光谱背景的产生28-29
• 3.3.2 特征谱线的校准29-31
• 3.4 特征谱线的选取31-33
• 3.4.1 特征谱线自动寻峰31-32
• 3.4.2 特征谱线元素标定32-33
• 3.5 环境气体对特征谱线的影响33-38
• 3.5.1 特征谱线的分辨率33-34
• 3.5.2 特征谱线的信号强度34-35
• 3.5.3 特征谱线的信噪比35-36
• 3.5.4 特征谱线的等离子体的电子温度36-37
• 3.5.5 特征谱线的等离子体电子密度37-38
• 3.6 本章小结38-39
• 第四章 基于最小二乘法等离子体光谱模型的研究39-50
• 4.1 特征谱线的分析39-40
• 4.2 主成分个数的选取40-41
• 4.3 偏最小二乘回归分析41-46
• 4.3.1 偏最小二乘回归分析建模的方法41-43
• 4.3.2 基于偏最小二乘的光谱模型的建立43-45
• 4.3.3 偏最小二乘法的缺陷45-46
• 4.4 局部核偏最小二乘法46-49
• 4.4.1 局部核偏最小二乘建模的方法46-47
• 4.4.2 基于局部核偏最小二乘的光谱模型的建立47-49
• 4.5 本章小结49-50
• 第五章 总结与展望50-52
• 5.1 研究总结50
• 5.2 下一步工作的建议50-52
• 致谢52-53
• 参考文献53-60
• 作者简介60
• 攻读硕士学位期间研究成果60

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本文编号：523358