偏振分辨激光诱导击穿光谱的铝铁合金信背比改善效果研究

发布时间：2024-03-24 17:58

　　偏振分辨激光诱导击穿光谱(PRLIBS)以其低成本压制背景的特点在LIBS降低检测限上有着重要意义,但是理论上的争议和信背比改善效果不稳定限制了其应用前景。为深入分析等离子体产生偏振特性的原理和PRLIBS信背比的改善效果,采用1 064 nm纳秒脉冲激光器和光纤光谱仪对铝铁合金样品进行了偏振分辨LIBS的信背比改善效果及偏振原理的探索性实验。通过对辐射能量的估算,大胆地推测轫致辐射在背景辐射中的占比是由大变小的,并据此解释了背景辐射强度在时间上的变化。通过改变能量密度、检偏角度、探测角、延时时间、积分时间等因素,采集光谱强度和波长数据、计算偏振度和信背比,观察到铝铁合金的等离子体光谱中背景谱和分立谱均有偏振且存在偏振度和偏振方向的差异,发现偏振LIBS改善信背比的效果与实验参数包括能量密度、延时时间、检偏角度以及波长有关。PRLIBS信背比关于能量密度的变化与一般LIBS类似,在能量较大时会趋于饱和。检偏角度会影响信背比大小,与光谱的偏振方向和偏振度有关,推导了信背比改善效果关于偏振度、检偏角度、偏振方向夹角的公式。在波长上连续谱偏振度趋势较为稳定而分立谱偏振度随光谱强度增大而减小。...

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【部分图文】：

图1实验装置系统图

实验装置系统如图1所示,采用波长1064nm、脉宽7ns、重复频率1～10Hz的Nd∶YAG激光器(BeamtechOptronicsCo.,Ltd.,Beijing,Dawa-300,0～300mJ)作为激发光源,激光脉冲经由反射镜反射,通过透镜....

图2有无偏振分辨下铝铁合金的光谱

如图2所示为能量密度20J·cm-2,延时0.2μs下有偏振和无偏振的铝铁合金等离子体370～410nm范围的光谱,可以看出由于检偏器的过滤,光谱整体上都有3倍左右的削弱,背景谱受到了极大压制,最弱处接近于零,但未显现可能隐藏的分立谱。以FeⅠ407.123....

图3光谱强度和信背比提升效果与检偏角度的关系

其中Imax和Imin各表示检偏器与偏振光的偏振方向平行和垂直时的等离子体光谱强度。如图3所示为波长396.15nm处AlⅠ谱线,能量密度10J·cm-2左右,延时0.5μs,曝光时间30μs,检偏器每旋转20°一次记录的光谱相对强度和信背比,图中光谱强度和信....

图6波长上偏振度与信背比改善效果

图5波长上偏振度变化趋势和对应的光谱强度连续谱与分立谱产生偏振原理不同,连续谱中复合辐射和轫致辐射的变化趋势也不相同,因此可能存在偏振度差值的极值点,即信背比的极值点,那么延时与积分时间对偏振度和信背比可能是有影响的。如图7所示为能量密度25.3J·cm-2延时0～....

本文编号：3937818