一种小型辉光放电光谱分析系统的研究

发布时间：2020-06-30 02:32

【摘要】：辉光放电原子发射光谱仪可以用于材料表面物质成分的分析检测,它能够直接分析固体样品,并能对样品表面进行沿深度方向的逐层分析。近年来,辉光放电光谱仪广泛应用于金属涂镀层、超硬涂层、有机涂层等材料的分析检测领域,为材料表面成分分析、生产工艺改善、产品质量检验等应用研究提供了有效的分析手段。因此,对辉光放电光谱仪相关技术及其应用的研究是国内外分析仪器领域的一个研究热点。光谱分析仪器的小型化是其发展的一个重要研究方向,小型光谱仪可以弥补传统大型仪器结构复杂、价格昂贵等不足。本文研究了一种小型射频辉光放电光谱分析系统,采用便携式CCD光谱检测器代替传统的多道分光检测系统,并设计了适用于CCD检测器的辉光放电激发源和实验平台,简化了辉光光谱仪的结构,减小了仪器的体积。可应用于小型分析实验室、材料质检部门及学校研究室等多种场合。本文设计完成了小型射频辉光放电光谱分析系统的实验平台。其中包括辉光放电激发源、射频供电系统、CCD光谱检测系统、样品装载装置和抽真空装置。详细介绍了辉光放电激发源的设计方案,并给出了各项结构参数。介绍了射频供电系统的原理和调试方法。设计完成了样品装载装置和抽真空装置,并对样品与阳极筒端面的距离进行了优化。通过实验确定了射频功率、放电气压等实验条件。采用本系统对镀锌板、铁基块状样品、铜基块状样品三种不同基体金属样品进行了溅射激发,均得到了良好的溅射坑型。采用爱万提斯CCD光谱检测器对特征光谱信号进行了采集和分析,在镀锌板样品中检测到Zn、Fe、Cu、Al和P元素,在铁基块状样品中检测到Al、Fe、Cu和C元素,在铜基块状样品状样品中检测到Cu、Fe和Mg元素。给出了不同样品的检出元素及其光谱强度数据,初步实现了对三种金属样品元素的定性分析。讨论了射频功率与氩气压强对辉光放电系统激发效果的影响,给出了铁基块状样品中Fe元素和Cu元素谱线强度随射频功率和氩气压强的变化趋势曲线。
【学位授予单位】：河北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TH744.1
【图文】：

辉光放电,激发源,光谱仪,等离子体

Yvon 公司及美国 LECO 公司）生产，如图 1-2 为法国 HOfiler 2 型辉光放电光谱仪及其等离子体激发源。在国内，析仪器有限公司在“NCS-GD05 辉光放光谱仪”研究基50 辉光放电光谱仪”样机[11]。

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锌板、彩涂板等[25]。典型的辉光放电光谱仪对样品进行深度分析的实例如图1-3和图1-4。图1-3为采用HORIBA公司生产的射频辉光放电光谱仪对铜铟镓硒薄膜太阳能电池进行成分深度剖析所得出的分析结果[18]。通过对此样品的深度剖面分析，可以获得 Se、Cu、Mo、Ga 等成分在不同梯度和界面的分布状况，以优化产品结构，提高效率。图 1-4 为采用脉冲射频辉光放电光谱仪对 Au/NiP/黄铜的电子元件进行元素含量随深度的分布结果，分析时间为 2 min。质量百分含量%深度μm图 1-3 对铜铟镓硒薄膜太阳能电池进行成分深度剖析的结果

【参考文献】