基于LIBS钢液多元素成分的定量分析

发布时间：2020-04-10 02:40

【摘要】：钢材中各金属元素的含量是决定钢材的机械性能的重要指标,为冶炼出优质的钢材,必须在冶炼过程中对各元素的含量进行实时监测严格把关。激光诱导击穿光谱技术(Laser Induced Breakdown Spectroscopy,简称LIBS)可准确的测量出物质中各元素的含量,并且其检测样品损耗小无需提前制样处理,可以真正意义上实现实时在线多元素同时检测等优点,在冶金领域有重要的指导意义和广泛的应用前景。LIBS技术最早是由国外专家提出的,一经提出就得到各界的广泛关注,各个领域纷纷采用此方法进行物质的成分检测,例如:环境污染物质的检测、地质岩石的检测、冶金分析领域等,此技术在国内也得到了一定的发展,因此本文针对LIBS在钢液中多元素成分的分析技术进行研究,具体过程如下:首先叙述了LIBS技术的国内外研究现状以及其数学理论基础和原理,包括元素特征谱线的形成机制以及对光谱强度的影响因素,进而对影响因素进行分析以找出优化方法来降低影响;对定量分析的方法进行了分析对各自的优缺点进行讨论;选择合理的实验装置搭建LIBS实验平台,进行初步实验对影响实验结果的参数进行优化,为下一步的实验测量打好基础;在搭建好的实验平台上运用自由定标法对钢液中多元素的成分含量进行定量分析,分析得出Fe、Mn、Ni元素的含量与样品中元素的实际含量误差为0.98%、6.13%和4.70%,达到了期望值,满足实验要求。
【图文】：

图 2 LIBS 工作原理图Fig.2 Measurement principle diagram of LIBS现状虽然有很好的应用前景，但实际检测过程中因为受外等离子体自身发射出来的光谱干扰，对检测出成分的目前针对 LIBS 技术的理论研究主要是对影响激光诱析。用 ND:YAG 脉冲激光器作为烧灼光源使用焦距为 样品合金钢上，使其电离产生等离子体，并利用具离出的等离子成像，同时采集等离子体辐射出的光谱据得出，Fe 和 Mn 元素辐射出的光谱强度均随透镜增到后减小，但因元素不同，，产生波峰时所对应的焦

样品表面气化后，由于物质形态的改变会向外发生喷射和膨胀，当喷子持续受到高能脉冲的加热时，将会被电离产生等离子体。该电离过程况，一种是当压强较第，脉冲激光器发射出来的激光波长较短是发生光电离过程数学表达式为：+ M+ mhv→M+e（为被电离的光子的数量该过程被电离的数量较少。另外一种是原子子发生大量电离的雪崩式电离，其电离过程数学表达式为： + e + M→M+2e（中自由电子成指数级增长，高能脉冲持续作用在样品表面，保证等离子成。
【学位授予单位】：华北理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TF701.3

【参考文献】

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本文编号：2621635