激光诱导等离子体光谱元素成像技术研究进展及其在核材料检测领域的应用

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作者 田雨薇 王远航 +3 位作者 高智星 何运 王钊 孙伟 《中国无机分析化学》 CAS 北大核心 2024年第6期739-748,共10页

激光诱导等离子体光谱(LIPS)元素成像技术以其具备测量不受辐射本底影响、测量速度快、样品制备相对简单、可远程分析放射性样品等优势在核材料检测领域展现出巨大的潜力。对激光诱导等离子体光谱元素成像技术的成像系统和数据处理两个... 激光诱导等离子体光谱(LIPS)元素成像技术以其具备测量不受辐射本底影响、测量速度快、样品制备相对简单、可远程分析放射性样品等优势在核材料检测领域展现出巨大的潜力。对激光诱导等离子体光谱元素成像技术的成像系统和数据处理两个方面进行综述,并对其研究进展和在核材料检测领域的应用进行综合分析,总结LIPS元素成像技术的优势与面临的挑战,对LIPS元素成像技术在核材料检测领域的发展趋势进行了展望。 展开更多

关键词 激光诱导等离子体光谱 元素成像技术 核材料检测

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激光诱导等离子体光谱技术应用于月球探测的可行性研究 被引量：6

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作者 亓洪兴 潘明忠 +3 位作者 吕刚 何志平 闫志欣 舒嵘 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2009年第2期93-96,共4页

阐述了激光诱导等离子体光谱技术的物理机制,分析了气压影响激光诱导等离子体光谱探测的机制和规律,建立了低气压环境下进行激光诱导等离子体光谱探测的试验装置,开展了不同等级低气压环境下的试验研究,通过试验数据具体量化了气压对激... 阐述了激光诱导等离子体光谱技术的物理机制,分析了气压影响激光诱导等离子体光谱探测的机制和规律,建立了低气压环境下进行激光诱导等离子体光谱探测的试验装置,开展了不同等级低气压环境下的试验研究,通过试验数据具体量化了气压对激光诱导等离子体光谱探测的影响,进而论证了激光诱导等离子体光谱技术应用于月球探测的可行性. 展开更多

关键词 月球探测 激光诱导等离子体光谱技术 低气压 雪崩电离 多光子吸收电离

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金属材料的激光诱导等离子体光谱法成分分析的实验研究 被引量：4

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作者 鲁先洋 徐国伟 +2 位作者 费腾 王秋平 王声波 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第1期1-5,共5页

以波长1064 nm的Nd:YAG调Q激光束为激发光源,对铜、镁铝合金和钢等金属材料的激光诱导等离子体光谱(Lips)进行了实验探测,并分析了延迟时间、环境气体等因素对元素光谱特性的影响。适当的延迟时间和氩气环境能显著地改善谱线的信噪比,... 以波长1064 nm的Nd:YAG调Q激光束为激发光源,对铜、镁铝合金和钢等金属材料的激光诱导等离子体光谱(Lips)进行了实验探测,并分析了延迟时间、环境气体等因素对元素光谱特性的影响。适当的延迟时间和氩气环境能显著地改善谱线的信噪比,从而提高元素含量分析的精度。 展开更多

关键词 激光诱导等离子体光谱 延迟时间 环境气体 元素识别

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用于激光诱导等离子体光谱分析的便携式中阶梯光栅光谱仪设计(英文) 被引量：6

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作者 陈少杰 齐向东 +2 位作者 巴音贺希格 唐玉国 曹海霞 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第5期672-677,共6页

激光诱导等离子体光谱分析技术是一种非接触式实时检测技术,它已成为一种新兴的物质成分与浓度分析手段,并在工业生产等领域有着重要应用。为了使激光诱导等离子体光谱分析技术在极短的时间内同时获得全面的光谱信息,本文设计了一款波... 激光诱导等离子体光谱分析技术是一种非接触式实时检测技术,它已成为一种新兴的物质成分与浓度分析手段,并在工业生产等领域有着重要应用。为了使激光诱导等离子体光谱分析技术在极短的时间内同时获得全面的光谱信息,本文设计了一款波段范围为180～400 nm的轻小型中阶梯光栅光谱仪。通过分析其光学性能,确定了系统的结构参数,并对像差进行了分析校正。对汞灯特征光谱进行了测试标定,仪器光谱分辨率在253.652 nm处可达0.036 8 nm,满足激光诱导光谱分析技术对仪器光学性能的需求。 展开更多

关键词 激光诱导等离子体光谱分析 LIBS 中阶梯光栅光谱仪 中阶梯光栅

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激光诱导等离子体光谱法(LIPS)测定不锈钢中微量元素 被引量：5

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作者 李静 翟超 +2 位作者 张仕定 张鉴秋 孟祥儒 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2008年第4期930-933,共4页

激光诱导等离子体光谱技术(LIPS)是一种非接触式实时检测技术,将其用于对钢铁成分检测,可满足大型钢铁企业高速化、连续化、自动化生产要求。以波长为1064nm的Nd∶YAG调Q固体激光器为激发光源,ICCD为探测器,标准不锈钢1Cr18Ni9Ti系列为... 激光诱导等离子体光谱技术(LIPS)是一种非接触式实时检测技术,将其用于对钢铁成分检测,可满足大型钢铁企业高速化、连续化、自动化生产要求。以波长为1064nm的Nd∶YAG调Q固体激光器为激发光源,ICCD为探测器,标准不锈钢1Cr18Ni9Ti系列为样品在建立的LIPS实验装置上对样品中微量金属元素铝、锰、钴、钼和钛的含量进行了测量。实验中通过对ICCD工作的延迟时间和积分时间的合理设置得到高信噪比的谱线信号,在光谱数据处理时采用了基于基体效应的内标法。实验结果显示,测量元素的浓度与定标元素铁的浓度之比与它们的谱线强度之比均呈很好的线性关系,测试的五种微量元素探测极限不大于150μg.g-1。 展开更多

关键词 激光诱导等离子体光谱技术(LIPS) 不锈钢1Cr18Ni9Ti样品 内标法

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克服大气环境干扰的激光诱导等离子体光谱技术研究 被引量：3

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作者 吕刚 亓洪兴 +3 位作者 潘明忠 何志平 闫志欣 舒嵘 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2010年第4期354-357,共4页

介绍了激光诱导等离子体光谱技术的工作原理,通过阐述激光诱导等离子体光谱产生的物理机制解释了大气分子干扰固态样本测量结果的原因,建立了既能够提供低气压工作环境又方便实用的激光诱导等离子体光谱探测装置,开展了低气压环境下的... 介绍了激光诱导等离子体光谱技术的工作原理,通过阐述激光诱导等离子体光谱产生的物理机制解释了大气分子干扰固态样本测量结果的原因,建立了既能够提供低气压工作环境又方便实用的激光诱导等离子体光谱探测装置,开展了低气压环境下的试验研究,证明了大气分子元素干扰固态样本测量结果的客观存在,同时证明了低气压环境能够有效避免或者缓解大气分子干扰问题的可行性。 展开更多

关键词 激光诱导等离子体光谱技术 大气分子干扰 低气压 雪崩电离 多光子吸收电离

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激光诱导等离子体LTE态判定方法研究 被引量：7

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作者 樊娟娟 黄丹 +5 位作者 王鑫 张雷 马维光 董磊 尹王保 贾锁堂 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2014年第12期3183-3187,共5页

针对目前等离子体温度测量中常用的Boltzmann平面法和双线法的测量精度较差的问题,提出结合Boltzmann-Maxwell分布和Saha-Eggert公式来提高等离子温度的测量精度;根据高斯公式的面积与峰值关系建立了发射谱线线宽的简便算法,并通过谱线... 针对目前等离子体温度测量中常用的Boltzmann平面法和双线法的测量精度较差的问题,提出结合Boltzmann-Maxwell分布和Saha-Eggert公式来提高等离子温度的测量精度;根据高斯公式的面积与峰值关系建立了发射谱线线宽的简便算法,并通过谱线的Stark展宽计算等离子体的电子密度;建立了以McWhirter准则的等离子局部热平衡（LTE）态判据。以铝为被测样品的实验结果表明,随着激光能量的增加,等离子体温度和电子密度随之呈线性上升趋势;激光能量在127~510mJ范围内的等离子体电子密度变化范围为1.305 32×10^17~1.873 22×10^17 cm^-3,等离子体温度的变化范围为12 586~12 957K,根据McWhirter准则本实验中所有等离子体均满足LTE态阈值条件;针对在光谱仪波段内可观测到的处于同一电离态谱线相对较少的铝元素,在不适合用Boltzmann平面法计算温度时,利用Saha-Boltzmann方法对100组铝等离子体光谱进行温度测量的相对标准偏差（RSD）为0.4%,相比于双线法的1.3%,大幅提高了测量精度。该计算方法可用于快速计算等离子体温度、电子密度及判断等离子体LTE态,在自由定标、光谱有效性分析、谱线的温度校正、确定最佳采光位置以及等离子体LTE分布状态等研究中都有较高的应用价值。 展开更多

关键词 激光诱导等离子光谱 局部热平衡态 Saha-Boltzmann方法

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用激光诱导等离子体光谱法分析碳钢样品中碳元素的实验研究 被引量：4

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作者 费腾 王秋平 +2 位作者 鲁先洋 王声波 潘从元 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第2期209-214,共6页

激光诱导等离子体光谱法作为一种新兴的元素成份分析方法近年受到广泛关注,采用这种方法可以快速对物体进行元素成分的定量分析。在实验中用激光诱导等离子体光谱法(LIPS)来测量碳钢中的碳含量。将Nd:YAG激光器发射的激光聚焦到样品表... 激光诱导等离子体光谱法作为一种新兴的元素成份分析方法近年受到广泛关注,采用这种方法可以快速对物体进行元素成分的定量分析。在实验中用激光诱导等离子体光谱法(LIPS)来测量碳钢中的碳含量。将Nd:YAG激光器发射的激光聚焦到样品表面产生等离子体,选择等离子体发射光谱中的193.09 nm碳谱线进行分析。得到固态碳钢样品碳含量的定标曲线,检测限为460 ppm。这个结果说明LIPS方法可以用于钢铁中元素成份的直接定量测量。 展开更多

关键词 光谱学 激光诱导等离子体光谱 定量分析 定标曲线 碳钢

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激光诱导等离子体光谱直接探测气溶胶中的锶元素 被引量：3

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作者 何洪钰 高智星 +2 位作者 何运 张晓华 郭冰 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第19期2827-2835,共9页

气溶胶中锶元素的监测对于大气污染防治和工业设施排放监控具有重要意义。激光诱导等离子体光谱技术具有无需采样预处理、可原位快速检测等优势,在环境介质成分直接在线监测方面具有极大的应用潜力。介绍了基于实验室搭建的LIPS装置开... 气溶胶中锶元素的监测对于大气污染防治和工业设施排放监控具有重要意义。激光诱导等离子体光谱技术具有无需采样预处理、可原位快速检测等优势,在环境介质成分直接在线监测方面具有极大的应用潜力。介绍了基于实验室搭建的LIPS装置开展的气溶胶中锶元素的直接探测工作。利用整体平均法对气溶胶等离子体进行光谱分析,结果显示实验装置对锶元素的检测限为809μg/m3。对于低密度气溶胶光谱,条件分析法可以将平均光谱的信噪比提升8倍。基于实验结果讨论了含锶气溶胶统计学特性和数据分析方法的影响。气溶胶中颗粒物的密度对等离子体温度的影响极小,光谱强度变化直接反应了激光激发气溶胶颗粒物的数量。通过对条件分析法使用范围的讨论,提出在测量周期内利用累计光谱取代平均光谱,可将系统的灵敏度提升近3个数量级。实验装置的检测限达到1.3μg/m^(3),初步满足工业排放监测的需求。 展开更多

关键词 激光诱导等离子体光谱 气溶胶 锶 条件分析

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激光烧蚀硬铝产生等离子体温度和力学效应测量 被引量：7

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作者 李静 张鉴秋 孟祥儒 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第2期249-252,共4页

为了研究激光推进技术中激光与材料相互作用的机制,获取等离子体状态参数及力学参数,采用Nd:YAG被动调Q固体激光器烧蚀硬铝,通过激光诱导等离子体光谱技术测得等离子体光谱和温度,由冲量摆测得力学参数。实验结果显示:在激光功率密度0.5... 为了研究激光推进技术中激光与材料相互作用的机制,获取等离子体状态参数及力学参数,采用Nd:YAG被动调Q固体激光器烧蚀硬铝,通过激光诱导等离子体光谱技术测得等离子体光谱和温度,由冲量摆测得力学参数。实验结果显示:在激光功率密度0.534×108W/cm2时,靶材表面的等离子体温度在等离子体辐射过程中呈二次曲线衰减;改变靶材等离子体点燃阈值附近的激光功率密度时,随着功率密度的增加,等离子体温度、冲量耦合系数也随着增大,当功率密度达到靶材的等离子体点燃阈值时,各参数达到最大,此后随着功率密度增加,由于等离子体对能量的屏蔽作用,导致靶材表面的等离子体温度降低,等离子体获得的动能减少,靶材耦合的冲量降低。 展开更多

关键词 激光诱导等离子体光谱 冲量摆 等离子体温度 力学参数

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钾元素单脉冲和双脉冲激光诱导击穿光谱研究 被引量：6

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作者 张巧 胡振华 +2 位作者 丁蕾 王颖萍 郑海洋 《原子与分子物理学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第6期945-953,共9页

基于自行研制的新型液体射流的激光诱导击穿光谱(LIBS)实验装置,研究了实验条件(如积分延时、脉冲间隔、激光能量等)对K元素单脉冲LIBS和双脉冲LIBS等离子体发射的影响.实验得知相对单脉冲激光激发,双脉冲激光激发可以显著提高等离子体... 基于自行研制的新型液体射流的激光诱导击穿光谱(LIBS)实验装置,研究了实验条件(如积分延时、脉冲间隔、激光能量等)对K元素单脉冲LIBS和双脉冲LIBS等离子体发射的影响.实验得知相对单脉冲激光激发,双脉冲激光激发可以显著提高等离子体发射谱线强度,增加谱线强度的衰减时间,提高LIBS数据的稳定性.通过最佳实验条件下K766.49nm谱线强度随溶液浓度的分析,得到该实验系统中,双脉冲激光激发时K元素的检测灵敏度和检测限约是单脉冲激光激发时的37倍.实验结果为双脉冲LIBS技术应用于水体金属的检测提供了一定依据. 展开更多

关键词 激光诱导击穿等离子发射光谱 单脉冲激光 双脉冲激光 检测限

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紫铜等离子体特征谱线及其展宽形成机制 被引量：2

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作者 姚红兵 邢博 +6 位作者 Donna Strickland 周祝生 丁桂林 佟艳群 平洁 李良湾 张永康 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第9期2117-2120,共4页

利用波长为1064nm,最大能量为500mJ的Nd:YAG脉冲激光器对紫铜进行冲击,并且改变激光能量,获得一系列等离子体特征谱线,结果表明:本实验条件下,获得铜原子谱线不完整,只有5条明显激发谱线,分别为:CuⅠ406.33nm,CuⅠ458.69nm,CuⅠ521.8nm... 利用波长为1064nm,最大能量为500mJ的Nd:YAG脉冲激光器对紫铜进行冲击,并且改变激光能量,获得一系列等离子体特征谱线,结果表明:本实验条件下,获得铜原子谱线不完整,只有5条明显激发谱线,分别为:CuⅠ406.33nm,CuⅠ458.69nm,CuⅠ521.8nm,CuⅠ529.25nm,CuⅠ578.2nm。根据跃迁原理,得出激光不能使铜原子完全受到激发;选取CuⅠ521.8nm原子光谱与CuⅠ578.2nm的原子光谱谱线线型作为分析对象,发现其展宽线型不同,分别为Lorenz线型与Gauss线型。通过对应线型曲线方程分析得出,同一原子光谱不同波段对应形成光谱展宽机制不同。 展开更多

关键词 激光诱导等离子体光谱 紫铜 特征谱线 谱线展宽

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激光冲击强化过程监测及其质量在线评估:现状与挑战

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作者 张志芬 秦锐 +3 位作者 都正尧 李耿 黄婧 温广瑞 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2023年第1期14-25,共12页

激光冲击强化(Laser shock peening,LSP)是一种新型抗疲劳延寿制造技术,可应用于航空发动机关键零部件。现有LSP离线检测方法存在“质量盲区”的问题,为提高LSP加工质量的一致性、可靠性和稳定性,有必要开展LSP过程多源信息的精确感知... 激光冲击强化(Laser shock peening,LSP)是一种新型抗疲劳延寿制造技术,可应用于航空发动机关键零部件。现有LSP离线检测方法存在“质量盲区”的问题,为提高LSP加工质量的一致性、可靠性和稳定性,有必要开展LSP过程多源信息的精确感知和靶材表面完整性在线评估研究。从LSP瞬态高能过程所释放的两类重要物理信息入手,即激光诱导等离子体冲击波(Laser induced plasma shock wave,LIPSW)和激光诱导等离子体光谱(Laser induced plasma spectroscopy,LIPS),分别综述了LSP动态过程两类信息监测感知的研究现状,以及多源信息融合(Multi-source information fusion,MSIF)技术在LSP领域的研究进展。最后探讨了亟待解决的科学问题和现存的挑战。 展开更多

关键词 激光冲击强化 过程监测 激光诱导等离子体冲击波 激光诱导等离子光谱 多源信息融合 在线评估

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基于图像处理和LIPS分析的金属表面激光清洗过程监控 被引量：8

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作者 查榕威 余立冬 +1 位作者 李奔 白杨 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第7期249-259,共11页

激光清洗过程监控是准确去除金属锈蚀层、有效避免金属基体损伤的关键。利用图像处理技术研究了30 mm×30 mm较大面积Q235B钢板在不同光斑搭接率下的清洗次数与清洗度的变化规律,得到50%的最佳光斑搭接率。利用激光诱导等离子体光... 激光清洗过程监控是准确去除金属锈蚀层、有效避免金属基体损伤的关键。利用图像处理技术研究了30 mm×30 mm较大面积Q235B钢板在不同光斑搭接率下的清洗次数与清洗度的变化规律,得到50%的最佳光斑搭接率。利用激光诱导等离子体光谱研究了0.47 mm×0.47 mm微小面积Q235B钢板的皮尔逊相关系数随清洗次数的变化趋势,得到了不同厚度锈蚀层下的最佳清洗次数。在此基础上,将图像处理法与LIPS分析法协同使用,利用LIPS分析法能够根据微小面积锈蚀层厚度不同而动态校正最小清洗次数的特点,弥补了图像处理法无法精确控制激光清洗过程的缺陷,99.1%的清洗度表明两种方法的协同使用可对Q235B钢板大面积激光清洗过程进行有效监控。 展开更多

关键词 激光清洗 锈蚀层 激光诱导等离子体光谱 图像处理 过程监控

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LIBS谱线自动寻峰在炉渣成分在线分析中的应用 被引量：5

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作者 余嵘华 陈兴龙 +1 位作者 倪志波 王静鸽 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2014年第12期1474-1478,共5页

采用激光诱导击穿光谱技术对炉渣成分实时在线监测的研究过程中,谱峰的中心波长及其积分强度是定量分析的基础。为了快速自动识别海量的谱峰数据,文章基于有限状态机的句法编译了一套自动寻峰程序,并介绍了产生谱峰描述语言的文法和谱... 采用激光诱导击穿光谱技术对炉渣成分实时在线监测的研究过程中,谱峰的中心波长及其积分强度是定量分析的基础。为了快速自动识别海量的谱峰数据,文章基于有限状态机的句法编译了一套自动寻峰程序,并介绍了产生谱峰描述语言的文法和谱峰自动识别机。将该寻峰程序应用于自动识别激光诱导炉渣等离子体发射光谱数据和炉渣成分的在线分析,取得了较好的分析速度和精度,证明了该技术的有效性。 展开更多

关键词 激光光学 激光诱导等离子体光谱 自动寻峰 有限状态机 在线分析

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