电化学富集-激光诱导击穿光谱(LIBS)法测定水中铀元素 被引量：4

1

作者 杨怡 邱荣 +3 位作者 辜周宇 廖瑞 周强 史晋芳 《中国无机分析化学》 CAS 北大核心 2024年第2期153-161,共9页

为改善激光诱导击穿光谱技术(Laser-Induced Breakdown Spectroscopy,LIBS)检测液体样品时遇到的液体飞溅、等离子体猝灭和稳定性差的问题,结合电化学富集方法,以KCl为电解质,石墨棒为阴极,开展了水中铀(U)元素的LIBS检测研究。选择UⅡ3... 为改善激光诱导击穿光谱技术(Laser-Induced Breakdown Spectroscopy,LIBS)检测液体样品时遇到的液体飞溅、等离子体猝灭和稳定性差的问题,结合电化学富集方法,以KCl为电解质,石墨棒为阴极,开展了水中铀(U)元素的LIBS检测研究。选择UⅡ367.007 nm、UⅡ409.013 nm作为分析对象进行定量分析,着重研究了富集电压、KCl质量浓度、激光脉冲能量、激发方式等对铀元素特征谱线强度的影响规律,并通过扫描电子显微镜(SEM)及能谱分析(EDS)对石墨棒表面吸附元素的空间分布进行了分析。结果表明,最佳富集电压为1.6 V,适当的电解质KCl质量浓度可以提高铀元素的富集效率和富集均匀性,提高激光脉冲能量与采用光电双脉冲激发方式能增强铀元素特征谱线的强度并提高信噪比。在光电双脉冲激发下,对水中铀元素进行了定量分析,获得UⅡ367.007 nm、UⅡ409.013 nm的检测下限分别为25.89和15.00μg/L,相关系数均大于0.98。方法可为水体中放射性核素含量调查、生活饮用水铀污染现状以及核工业含铀废水监测等场景提供技术支持。 展开更多

关键词 激光诱导击穿光谱技术 铀元素 电化学富集 定量分析

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金属微结构表面增强激光诱导击穿光谱的强度与稳定性 被引量：2

2

作者 祁言兵 汤家原 +1 位作者 姜蒙恩 周卫东 《强激光与粒子束》 CAS CSCD 北大核心 2024年第9期10-16,共7页

在金属铝表面用飞秒激光分别刻蚀了四种形状的微结构,对比分析了周期不同的矩形、圆形、三角形和六边形微结构对沉积在其表面Cr元素水溶液的表面增强激光诱导击穿光谱(LIBS)光谱强度和稳定性的影响。研究结果表明微结构的周期越小,光谱... 在金属铝表面用飞秒激光分别刻蚀了四种形状的微结构,对比分析了周期不同的矩形、圆形、三角形和六边形微结构对沉积在其表面Cr元素水溶液的表面增强激光诱导击穿光谱(LIBS)光谱强度和稳定性的影响。研究结果表明微结构的周期越小,光谱增强效果越显著,其中矩形微结构在相同周期下表现出最优光谱增强效果,相比于未处理的金属铝,其光谱强度增强了4倍左右。此外,六边形微结构的光谱稳定性最佳,具有良好的可重复性。研究结果为今后采用表面增强LIBS法检测水溶液中的重金属元素提供了一种可行的基底制备方法。 展开更多

关键词 激光诱导击穿光谱 表面增强 微结构 飞秒激光 稳定性

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基于激光诱导击穿光谱的混凝土氯元素分布测量方法 被引量：2

3

作者 张智 郭歆宇 +7 位作者 杭玉桦 邱岩 吴坚 孙浩 周颖 李京徽 梅金娜 廖开星 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期632-640,共9页

氯元素会对混凝土结构产生侵蚀,引起结构内部的钢筋锈蚀,导致混凝土开裂,破坏结构的完整性。化学滴定等常规的混凝土中氯元素含量测量方法存在操作复杂、检测速度慢等问题。激光诱导击穿光谱(LIBS)具有无须样品预处理、二维扫描检测和... 氯元素会对混凝土结构产生侵蚀,引起结构内部的钢筋锈蚀,导致混凝土开裂,破坏结构的完整性。化学滴定等常规的混凝土中氯元素含量测量方法存在操作复杂、检测速度慢等问题。激光诱导击穿光谱(LIBS)具有无须样品预处理、二维扫描检测和原位定点分析等优势,但其用于混凝土中的氯元素含量测量仍存在氯元素定量限难以降低、非水泥成分对氯元素二维分布测量结果的影响等问题。面向核电站混凝土构筑物中氯元素含量现场快速检测的需求,研究了氯元素含量分布的双脉冲激光诱导击穿光谱检测方法,进一步评估了核电站混凝土模拟样品渗透面中氯离子的侵蚀状况。首先,分别采用内标法、主成分回归和支持向量回归建立氯元素定标模型,基于内标法得到的氯元素检测限为0.006 02 wt%、定量限为0.018 06 wt%,并采用留一法交叉验证法来评估三种模型的预测性能。其次,为了排除非水泥基质对氯元素检测的影响,分别建立了结合主成分分析的逻辑回归分类和支持向量机分类模型对混凝土中的水泥和骨料进行精确识别。同时选取Si、 Ca、 O三种元素组合的支持向量机模型的分类效果最优,其对总体组分识别的准确率达到了98.20%,其中骨料识别准确率97.84%、水泥识别准确率为98.33%。最后,基于主成分回归定标模型针对侵蚀15和30 d的混凝土渗透面的氯含量进行二维分布测量,两种样品的平均预测Cl含量均在约2 mm处达到最大值分别为0.890 wt%和0.599 wt%,结果与电位滴定法一致。综上,基于双脉冲激光诱导击穿光谱检测方法,在30 mJ的总能量下实现了氯元素检测限达0.006 02 wt%,实现了混凝土中骨料和水泥的精确识别,获得了混凝土侵蚀渗透面的氯元素含量二维分布,为核电站混凝土构筑物氯元素含量快速检测的现场应用提供了工程化解决方案。 展开更多

关键词 激光诱导击穿光谱 混凝土 氯 组分识别 二维扫描

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激光诱导击穿光谱在材料表面分析领域中的应用进展 被引量：5

4

作者 张勇 贾云海 +8 位作者 陈吉文 刘英 沈学静 赵雷 王书明 于洪 韩鹏程 屈华阳 刘少尊 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2012年第6期1441-1446,共6页

激光诱导击穿光谱作为表面分析工具是近十年发展起来的,对表面分析基础理论、仪器装置及其在材料科学领域中的应用进行详细的综述。重点阐述了激光诱导击穿光谱在国内外冶金、半导体、电子等材料科学领域中的元素分布分析及镀层分析应... 激光诱导击穿光谱作为表面分析工具是近十年发展起来的,对表面分析基础理论、仪器装置及其在材料科学领域中的应用进行详细的综述。重点阐述了激光诱导击穿光谱在国内外冶金、半导体、电子等材料科学领域中的元素分布分析及镀层分析应用进展,指出激光束单个脉冲能量、环境气体及气压、激光束能量分布等参数对分辨率的影响,同时指出在兼顾灵敏度的前提下提高分辨率的途径。与传统经典表面分析工具相比较具有扫描面积大、分析速度快及样品导电与否均可分析等优点,成为传统表面分析工具的有力补充。 展开更多

关键词 激光诱导击穿光谱 材料科学 表面分析 应用进展

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激光诱导击穿光谱诊断合金铸件表面/界面质量 被引量：4

5

作者 刘正 贾云海 +1 位作者 韩凤奎 吴剑涛 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期596-606,共11页

熔模精密铸造技术广泛应用于高温合金叶片生产。高温合金单晶叶片铸件尺寸精度高,内部和表面不得有缺陷,但在浇铸时易受浇铸温度场、熔体流场及与模壳发生界面反应的影响而导致表面结瘤、凹陷、缩孔等缺陷。激光诱导击穿光谱(LIBS)是一... 熔模精密铸造技术广泛应用于高温合金叶片生产。高温合金单晶叶片铸件尺寸精度高,内部和表面不得有缺陷,但在浇铸时易受浇铸温度场、熔体流场及与模壳发生界面反应的影响而导致表面结瘤、凹陷、缩孔等缺陷。激光诱导击穿光谱(LIBS)是一种非常有效的表面及界面分析技术,对于诊断分析铸件表面/界面质量具有明显的优势,对样品损伤小,可对不平整表面进行分析。研究优化了LIBS深度分析的条件,采用2mm孔径光阑分光,500mJ,1 064nm脉冲高斯激光在焦外激发单晶高温合金获得了良好的空间分辨力,降低了能量密度较低的二级以上衍射环能量辐射造成表层烧蚀引起的深度分析信号失真。体积烧蚀速率与激光输出能量线性正相关,与光阑直径正相关,与激发频率无关。采用LIBS技术对DD407高温合金单晶叶片表面和近表面进行了深度分析。发现SiO2-Al2O3莫来石结构的型壳在铸造过程中会引起DD407单晶叶片表面和近表面的Al,Ti,Ni,Cr,Co贫化,其中Al和Ti贫化显著且深度达50μm。铸件尖锐部位较厚大部位的合金元素贫化明显。叶片经过脱芯脱壳后表面沉积钙镁盐类、钠盐物质。通过沸水清洗和超声清洗后,钠盐完全去除,钙镁物质均大幅减少,仍有3～5μm厚。LIBS可方便的进行合金铸件表面和界面的成分分布分析,给出表面/界面质量的清晰判据,展现了较好的应用前景。 展开更多

关键词 激光诱导击穿光谱 深度分析 高温合金 单晶叶片 铸件 表面质量 合金贫化

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激光诱导击穿光谱技术在半导体材料检测方面的应用进展

6

作者 武传奇 修俊山 《激光杂志》 CAS 北大核心 2024年第3期24-29,共6页

对于半导体材料的研究来说,其在材料内部的元素组成以及含量是影响其性能的一个重要因素,常规的检测方法虽然能够检测出样品中成分以及含量信息,但是在这过程中存在成本高、效率低、耗时长、过程较为繁琐等问题。在分析技术领域不断发... 对于半导体材料的研究来说,其在材料内部的元素组成以及含量是影响其性能的一个重要因素,常规的检测方法虽然能够检测出样品中成分以及含量信息,但是在这过程中存在成本高、效率低、耗时长、过程较为繁琐等问题。在分析技术领域不断发展的今天,急需寻找一种便携、新颖、与当今材料相匹配的检测技术。正是基于以上需求,激光诱导击穿光谱(LIBS)技术逐步走进了大众的视野,对LIBS技术进行了简要介绍,在此基础上着重介绍了利用LIBS技术来分析半导体材料表面的微分析研究与半导体材料金属氧化物纳米薄膜方面的研究进展,介绍了LIBS技术在这两方面检测的优势以及未来LIBS技术在这些方面的发展。 展开更多

关键词 激光诱导击穿光谱 半导体材料表面微分析 金属氧化物纳米薄膜 定性定量分析

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激光诱导击穿光谱技术成分面扫描分析与应用 被引量：5

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作者 陈启蒙 杜敏 +6 位作者 郝中骐 邹孝恒 李嘉铭 易荣兴 李祥友 陆永枫 曾晓雁 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期1473-1477,共5页

为分析和检测铁矿石表面多成分的分布情况,采用532nm Nd∶YAG脉冲激光,设计面扫描分析方法,结合自行开发的软件,首先对标准样品进行面扫描分析,建立定标曲线,说明元素含量与谱线强度的关系。然后对由标准样品压制的表面元素含量分布不... 为分析和检测铁矿石表面多成分的分布情况,采用532nm Nd∶YAG脉冲激光,设计面扫描分析方法,结合自行开发的软件,首先对标准样品进行面扫描分析,建立定标曲线,说明元素含量与谱线强度的关系。然后对由标准样品压制的表面元素含量分布不均匀的样品进行面扫描分析,生成二维分布图,并与样品表面形貌进行比较,验证了分析方法的正确性。最后以100μm的分辨率对天然铁矿石样品表面14mm×11mm范围内进行面扫描分析,得到其表面Ca,Al,Ti和Mn四种元素的分布情况,并将分析结果与铁矿石表面形貌相比较。结果表明,激光诱导击穿光谱技术作为一种成分分析方法,可以对不均匀样品的表面成分分布情况进行定性分析。 展开更多

关键词 激光诱导击穿光谱 铁矿石 面扫描分析 成分分析

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激光诱导击穿光谱对金属、陶瓷文物成分的表面及深度分布分析 被引量：11

8

作者 李晨毓 曲亮 +4 位作者 高飞 段鸿莺 关明 刘瀚文 邹非池 《中国光学》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期1239-1248,共10页

采用激光诱导击穿光谱结合激光共聚焦显微镜,对河南省上蔡郭庄楚国墓葬群出土的青铜器和故宫博物院灵沼轩的陶瓷砖成分进行表面及深度分布分析。研究表明,青铜器表面的腐蚀层元素分布不均匀,可能源于周围的土壤环境和周围器物,或者从内... 采用激光诱导击穿光谱结合激光共聚焦显微镜,对河南省上蔡郭庄楚国墓葬群出土的青铜器和故宫博物院灵沼轩的陶瓷砖成分进行表面及深度分布分析。研究表明,青铜器表面的腐蚀层元素分布不均匀,可能源于周围的土壤环境和周围器物,或者从内部到外部的离子外移等,但基体组成相对比较简单。通过分析青铜器腐蚀层成分的深度分布可以了解腐蚀层的腐蚀机理,从而为青铜器的保护提供科学方法;陶瓷的透明釉层和釉彩料层元素分布均匀,釉彩料层存在一定的硼元素,而透明釉中则不含硼元素,原因在于硼元素可有效降低釉的熔融温度范围和表面张力。进一步利用共聚焦显微镜测试剥蚀深度,结合得到的光谱估算出了不同釉层的大概厚度。 展开更多

关键词 激光诱导击穿光谱 表面及深度分布 青铜器 陶瓷

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激光诱导击穿光谱的环形扫描探测与元素分布分析 被引量：3

9

作者 兰云蛟 卢渊 +2 位作者 郭飞 郭金家 郑荣儿 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期1947-1951,共5页

激光诱导击穿光谱(LIBS)作为一种元素快速分析手段,具有无需样品预处理、实时在线、非接触、多元素同时探测等诸多优点,已在多个领域获得应用。搭建了一套可实现环形扫描探测的LIBS光谱探测系统,通过探测结果获得元素分布情况,进而实现... 激光诱导击穿光谱(LIBS)作为一种元素快速分析手段,具有无需样品预处理、实时在线、非接触、多元素同时探测等诸多优点,已在多个领域获得应用。搭建了一套可实现环形扫描探测的LIBS光谱探测系统,通过探测结果获得元素分布情况,进而实现元素高浓度区域反演,为环境异常情况监测、污染源追踪甚至矿藏勘察提供一种有效的快速实时分析方法。该系统运行过程中不需要整体移动,只通过旋转部分光学器件即可完成360°全方位的快速扫描与探测,进而以所采集到的光谱强度获知不同扫描角度下的元素分布情况,用于反演元素高浓度区域的具体方位,达到源头位置判定的目的。为验证所提出的LIBS环形扫描设想,评估所搭建系统的探测能力,实验中以海水为探测样品制备富含K,Ca,Na和Mg的喷雾模拟污染源喷发情况,通过标志性元素Na的LIBS光谱强度增长作为目标寻源的主要依据,以每10°为间隔对360°范围内的元素情况进行了扫描探测。实验结果显示该系统能够较为准确地反演出目标源头的具体方位,但需要进行必要的探测结果校正。校正过程具体包括"信号浮动校正"和"探测效率校正"两个方面,前者用于降低LIBS探测过程中信号的不稳定性,主要通过选用内标元素进行信号波动的校正;后者则是减小探测过程中安装调试误差,以环境中均匀分布元素的探测结果完成各扫描位置的光谱采集效率修正。经过校正后的环形扫描数据显示,搭建的系统不仅在大扫描半径(250,300 mm)下能够准确获得"喷发源"位置外,还能够在离喷发位置较远、短扫描半径下(100 mm)明确元素高浓度区域的具体方位。因此,提出的这种适用于LIBS技术的环形扫描探测的硬件结构,实验验证了该结构能够实现近似"雷达"的扫描分析,通过元素光谱信号强度反馈用以实现目标具体方位的判断,进而达到目标寻源的分析目的。 展开更多

关键词 激光诱导击穿光谱技术 环形扫描 元素分布 目标寻源

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激光诱导击穿光谱表征3D打印18Ni300模具钢表面硬度 被引量：8

10

作者 杨金伟 孔令华 +4 位作者 付洪波 练国富 易定容 黄旭 雷鹏达 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2020年第6期668-674,共7页

3D打印零件的表面硬度直接影响着其后续的运行安全和使用寿命,目前硬度的测量依赖于破坏性取样后的实验室分析,缺少无损和在线的硬度测量方法。采用激光诱导击穿光谱技术研究了3D打印18Ni300模具钢表面硬度和光谱特性与等离子体特性的... 3D打印零件的表面硬度直接影响着其后续的运行安全和使用寿命,目前硬度的测量依赖于破坏性取样后的实验室分析,缺少无损和在线的硬度测量方法。采用激光诱导击穿光谱技术研究了3D打印18Ni300模具钢表面硬度和光谱特性与等离子体特性的关系。得到了样品表面硬度和离子谱线与原子谱线的强度比以及表面硬度和等离子体温度之间的线性关系,离子与原子谱线的强度比和等离子体温度均随着表面硬度的增加而增大。实验结果证明了激光诱导击穿光谱技术作为一种近无损和在线表征3D打印零件表面硬度的方法的可行性。 展开更多

关键词 激光诱导击穿光谱 表面硬度 等离子体温度 模具钢

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激光诱导击穿光谱法对钢铁偏析样品的分析 被引量：11

11

作者 张勇 贾云海 +7 位作者 陈吉文 沈学静 赵雷 李冬玲 刘英 杨春 韩鹏程 王海舟 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2013年第12期3383-3387,共5页

经典判断钢铁样品是否存在偏析带方法有金相显微及硫印方法,其缺点在于分析速度慢,且无法提供元素的含量分布信息。文中在最佳实验条件下,采用激光诱导击穿光谱(LIBS),在空间横向分辨率约为100μm左右对两块钢铁中低合金板坯及均匀样品... 经典判断钢铁样品是否存在偏析带方法有金相显微及硫印方法,其缺点在于分析速度慢,且无法提供元素的含量分布信息。文中在最佳实验条件下,采用激光诱导击穿光谱(LIBS),在空间横向分辨率约为100μm左右对两块钢铁中低合金板坯及均匀样品扫描分析,在建立校准曲线的基础上,将元素强度二维分布转化为含量二维分布。研究表明,编号为86#样品C,Si,Mn,P,S及Cu等元素存在明显的偏析,编号为174#样品C,Si,P,Ti等元素存在明显的偏析,并对偏析带的宽度进行估算,其偏析带的位置及宽度与金相显微分析方法相吻合。对均匀样品扫描分析,C,Si,Mn,P,S等元素均匀分布,不存在偏析带,通过元素强度或含量二维分布图可间接反映样品的均匀性。与传统的金相分析方法相比较,LIBS不仅可快速准确体现样品偏析带位置及宽度,而且还可同时提供元素含量分布(如C,Si,Mn,P,S等元素)等方面的信息。此方法可用于快速对钢铁样品是否存在偏析带及其宽度进行表怔,从而为钢铁冶炼工艺的改进提供理论依据。 展开更多

关键词 激光诱导击穿光谱 偏析样品 表面微区分析

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激光诱导不同表面状态TP347H钢的等离子体光谱特性 被引量：4

12

作者 戴沅 李军 +2 位作者 李文胜 董璇 陆继东 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第7期130-136,共7页

选用火力发电厂锅炉受热面现场服役TP347H作为研究对象,研究不同样品表面状态(打磨和未磨)的等离子体光谱特性.实验结果表明:随着激光击打次数的增加,两种不同状态条件下获得的光谱数据的变化趋势存在较大差异;对于未磨样品,在击打的过... 选用火力发电厂锅炉受热面现场服役TP347H作为研究对象,研究不同样品表面状态(打磨和未磨)的等离子体光谱特性.实验结果表明:随着激光击打次数的增加,两种不同状态条件下获得的光谱数据的变化趋势存在较大差异;对于未磨样品,在击打的过程中可连续探测到很强的Ca的特征谱线;而对于打磨样品,只在刚开始的几个激光脉冲中存在Ca的特征谱线.对TP347H本身含有的元素Fe、Mn来说,未磨状态时,随着激光击打次数的增加,绝对光谱强度先迅速增加,然后又慢慢减小;打磨后的样品,随着激光击打次数的增加,绝对光谱强度先迅速增加,之后在一定范围内趋于稳定.未磨样品表面存在积灰黏结以及氧化层,会在一定程度上增强探测的光谱强度、等离子体温度及电子密度,而打磨之后有助于获取更加稳定的光谱数据. 展开更多

关键词 激光诱导击穿光谱 表面特性 等离子体 TP347H钢 受热面

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SERS激光光谱技术联用原理与研究进展

13

作者 纪昌 岳远霞 《光电工程》 北大核心 2025年第9期64-83,共20页

表面增强拉曼散射(SERS)凭借金属纳米结构的局域表面等离子体共振效应,可实现分子水平的高灵敏度检测,但其在元素分析、抗干扰能力等方面存在局限。系统综述了SERS与激光诱导击穿光谱(LIBS)、荧光光谱等激光光谱技术的联用原理与研究进... 表面增强拉曼散射(SERS)凭借金属纳米结构的局域表面等离子体共振效应,可实现分子水平的高灵敏度检测,但其在元素分析、抗干扰能力等方面存在局限。系统综述了SERS与激光诱导击穿光谱(LIBS)、荧光光谱等激光光谱技术的联用原理与研究进展。首先阐述了SERS的电磁增强与化学增强机制,以及LIBS(基于等离子体发射光谱的元素分析)和荧光光谱(基于电子跃迁的分子特性表征)的基本原理;随后重点分析了联用技术的协同机制,即SERS与LIBS联用通过分子指纹与元素组成的互补实现多尺度分析,SERS与荧光光谱联用借助信号猝灭/增强的动态平衡实现多维度表征;进一步总结了联用技术在生物医学(如肿瘤标志物检测、细胞成像)、环境监测(如污染物分析)、食品安全(如毒素检测)等领域的前沿应用,包括数据融合策略、功能化基底设计及信号放大技术的创新;最后探讨了当前面临的技术挑战(如信号干扰、设备集成)与未来发展方向(如微型化、智能化)。旨在为SERS联用技术的深入研究与实际应用提供全面参考。 展开更多

关键词 表面增强拉曼散射 激光诱导击穿光谱 荧光光谱 生物医学 环境监测

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基于激光诱导击穿光谱技术的生铁中硅锰钛偏析的同步分析（英文） 被引量：6

14

作者 梅亚光 程宇心 +4 位作者 程树森 郝中骐 郭连波 李祥友 曾晓雁 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2018年第8期99-106,共8页

到目前为止,尚没有适用于大型金属材料试样元素偏析定量检测的有效方法。该研究将新兴的激光诱导击穿光谱(LIBS)技术应用于生铁中Si、Mn、Ti元素偏析的同步检测,选取Si(288.16 nm)、Mn(293.31 nm)和Ti(334.94 nm)作为三种元素的定量分... 到目前为止,尚没有适用于大型金属材料试样元素偏析定量检测的有效方法。该研究将新兴的激光诱导击穿光谱(LIBS)技术应用于生铁中Si、Mn、Ti元素偏析的同步检测,选取Si(288.16 nm)、Mn(293.31 nm)和Ti(334.94 nm)作为三种元素的定量分析谱线,同时选取Fe(263.58 nm,441.51 nm,370.79 nm)分别作为三种元素的内标谱线,使用内标法降低基体效应的影响。定标拟合系数R2分别为0.991 7、0.990 3和0.991 2,因此证明LIBS适用于对生铁中Si、Mn、Ti元素的准确同步定量检测。随后将取自高炉的铁样切割为两个圆形的铁块,用空间分辨的LIBS装置对样品表面进行面扫描分析并得出元素分布图,基于元素分布图识别出Si、Mn、Ti元素的偏析区域并计算最大正偏析度和负偏析度。该研究证明了LIBS用于同步检测生铁中Si、Mn、Ti元素偏析的可行性,同时也揭示了生铁中合金元素的偏析规律,有利于加深对凝固过程元素迁移和分布的理解和认识。 展开更多

关键词 激光诱导击穿光谱 面扫描 生铁 偏析

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基于激光诱导击穿光谱技术检测分析原铝中硅、铁元素含量 被引量：6

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作者 路辉 胡晓军 +3 位作者 曹斌 马靓 李猛 孙兰香 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第10期3164-3171,共8页

利用自行搭建的LIBS装置对原铝中硅铁含量进行了分析测试,测试前对原铝试样进行了微观形貌分析,研究发现原铝中硅元素除有个别区域聚团现象外,其分布相对较为均匀;铁元素多以团状汇聚形态出现,且无明显的分布规律。实验分别考察了激光... 利用自行搭建的LIBS装置对原铝中硅铁含量进行了分析测试,测试前对原铝试样进行了微观形貌分析,研究发现原铝中硅元素除有个别区域聚团现象外,其分布相对较为均匀;铁元素多以团状汇聚形态出现,且无明显的分布规律。实验分别考察了激光脉冲能量对激光诱导原铝等离子体光谱的影响,发现随着激光脉冲能量的增大,硅、铁元素信噪比先增加后减小,硅、铁谱线信噪比最大值均出现在160mJ处,实验选取的激光脉冲能量为160mJ。在上述较为合理的实验条件下,以内标法为基础,分别采用两种标样(纯铝标样与自选标样)建立了定标模型;结果表明:相比于纯铝标准试样,采用自选试样建立的定标模型不够理想,且数据的离散程度较大,铁元素直线拟合优度仅为0.9213,相对标准偏差也较大。采用纯铝标样时,在试样不旋转的情况下,硅、铁元素定标曲线拟合优度分别为0.9611与0.9741,相对标准偏差分别为8.85%与9.43%,且误差棒显示误差随定标试样的硅、铁含量升高而增大。当试样台保持转速50r·min^-1条件下进行实验,发现硅、铁元素定标曲线的拟合优度分别为0.9785与0.988,相对标准偏差分别为3.78%与3.4%,相比于试样平台固定情况下的定标结果,拟合优度明显改善,相对标准偏差也有所降低,定标模型明显优于自选试样建立的模型。使用两种定标模型对25个测试样进行了分析测试,比较了两种测试结果的相对误差,纯铝定标试样由于含量梯度较大,跨度较宽,采用该标样建立的定标模型对低铁原铝试样测试适应性相对较差,而自选试样建立的定标模型虽然不够理想,但针对低铁原铝试样的测试适应性相对较好。对激光诱导原铝产生的等离子体进行了诊断,通过镁元素几条离子谱线的玻耳兹曼图,计算出了等离子体温度约为9163.63K,利用镁元素一条谱线的Stark展宽估算出等离子体电子密度为1.69×10^17cm^-3,验证了激光诱导原铝等离子体处于局部热力学平衡状态的假设是成立的。 展开更多

关键词 激光诱导击穿光谱 原铝 硅、铁元素含量 表面微观分析 等离子体参数

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激光诱导击穿光谱技术对高铁车轮硬度检测模型优化研究

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作者 欧阳爱国 林同征 +2 位作者 胡军 余斌 刘燕德 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期3109-3115,共7页

我国铁路跨度长、运营时间长、运行环境变化较大,故对于车轮的磨损较大,为保障高速铁路的安全运行,高速列车车轮表面硬度就成为了一项重要参考指标。激光诱导击穿光谱(LIBS)实验平台对8块不同硬度的HS7高铁车轮用钢样品进行击穿获取LIB... 我国铁路跨度长、运营时间长、运行环境变化较大,故对于车轮的磨损较大,为保障高速铁路的安全运行,高速列车车轮表面硬度就成为了一项重要参考指标。激光诱导击穿光谱(LIBS)实验平台对8块不同硬度的HS7高铁车轮用钢样品进行击穿获取LIBS光谱数据,发现基体元素(Fe)和合金元素(Cr,Mo,W)的谱线强度、离子与原子线的强度比值(Ⅱ/Ⅰ)以及合金元素谱线强度与基体元素谱线强度的强度比值(A/M),分别与样品硬度有着不同程度的相关关系。利用此相关关系分别建立了以谱线强度和谱线强度结合谱线强度比值为变量的偏最小二乘法(PLS)定量分析模型,在建立模型前采用标准正态变量变换(SNV)、Savitzky-Golay卷积二阶导和高斯滤波(Gaussian filter)三种预处理方法来减小实验误差。结果表明,以谱线强度为变量的模型中采用SNV预处理后建立的PLS模型效果最佳,校正集的确定系数为0.98,均方根误差为1.30,预测集的确定系数为0.90,均方根误差为2.43;以谱线强度结合谱线强度比值为变量的模型中采用原始数据建立的PLS模型效果最佳,校正集的确定系数为0.99,均方根误差为0.79,预测集的确定系数为0.94,均方根误差为2.44,且通过对比发现以谱线强度结合谱线强度比值为变量的模型其预测精确度及其稳定性相比于以谱线强度为变量的模型均有所提升。该结果表明,利用谱线强度和离子与原子线的强度比、合金元素谱线强度与基体元素谱线强度的强度比相结合的结果作为模型变量,能显著提升PLS模型对于金属材料表面硬度预测的能力,可以构建一种相关性更强的定量分析模型。研究表明,采用激光诱导击穿光谱技术结合偏最小二乘法定量分析高铁车轮硬度具有一定可行性,可将该技术应用于现场诊断、估算高速列车车轮表面硬度,为维持高速列车安全运行提供一定的保障。 展开更多

关键词 激光诱导击穿光谱 高速列车车轮表面硬度 谱线强度 偏最小二乘法

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实验参数对激光诱导铝合金产生等离子体光谱的影响 被引量：7

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作者 朱德华 倪晓武 +1 位作者 陈建平 张宏超 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2011年第2期319-322,共4页

利用Nd∶YAG脉冲激光诱导击穿2519A铝合金产生等离子体光谱,采用光谱仪检测和记录了Al和Cu的原子谱线,并研究了不同实验参数或条件对该谱线的影响。结果表明,透镜到样品表面距离、探测角度、激光脉冲能量、观测高度和环境气压大小对实... 利用Nd∶YAG脉冲激光诱导击穿2519A铝合金产生等离子体光谱,采用光谱仪检测和记录了Al和Cu的原子谱线,并研究了不同实验参数或条件对该谱线的影响。结果表明,透镜到样品表面距离、探测角度、激光脉冲能量、观测高度和环境气压大小对实验分析性能,如谱线强度、信背比和实验可重复性等均有较大的影响,通过设置适当的实验条件可以获得最佳的实验结果。 展开更多

关键词 激光诱导击穿光谱 谱线强度 透镜到样品表面距离 环境气压

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液态奶中镉、铜等重金属的光谱智能检测新方法研究 被引量：2

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作者 黄志轩 何天伦 +1 位作者 郭祥 陈达 《分析测试学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第7期1032-1038,共7页

该文针对传统重金属检测方法速度慢、通量低等问题,发展了表面富集扫描激光诱导击穿光谱(SES-LIBS)检测新方法,显著提升了液态奶中重金属的检测灵敏度和通量。SES-LIBS方法利用金属置换反应原理,将液态奶中游离的痕量重金属离子置换并... 该文针对传统重金属检测方法速度慢、通量低等问题,发展了表面富集扫描激光诱导击穿光谱(SES-LIBS)检测新方法,显著提升了液态奶中重金属的检测灵敏度和通量。SES-LIBS方法利用金属置换反应原理,将液态奶中游离的痕量重金属离子置换并富集到活性金属基底的特定区域表面,进而高效采集该区域表面的LIBS信号。SES-LIBS方法在有效避免液体离子猝灭效应的同时,显著提升了痕量重金属离子的检测灵敏度。为克服样品采集和基质的干扰,采用重加权特征光谱驱动的自编码孪生多网络算法(RCSD-ASMN)进行SES-LIBS信号解析,从复杂、变动的LIBS信号中准确提取出待测组分的光谱特征信息。SES-LIBS方法可同时检测Cd、Cu等多种重金属元素,检出限分别为0.11、0.13 mg/kg,R^(2)均不低于0.97。实验结果证明,SES-LIBS技术能有效克服不同品牌液态奶基底和重金属元素的交叉干扰,具备良好的检测精度和线性度,为液态样品中重金属的高通量检测提供了一种新手段。 展开更多

关键词 液态奶 重金属 表面富集扫描激光诱导击穿光谱 重加权光谱 自编码孪生多任务网络

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不同实验条件对激光诱导等离子体的影响机理研究

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作者 王莉 周彧 +1 位作者 傅院霞 徐丽 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期15-20,共6页

常温常压下,采用波长532 nm的Nd:YAG纳秒激光器激发诱导空气中的铝合金,由高分辨率的光谱仪和ICCD对等离子体发射光谱采集和实现光电转换。研究激光能量、ICCD门延迟和聚焦透镜到样品表面的距离(lens-to-sample distance,LTSD)对谱线信... 常温常压下,采用波长532 nm的Nd:YAG纳秒激光器激发诱导空气中的铝合金,由高分辨率的光谱仪和ICCD对等离子体发射光谱采集和实现光电转换。研究激光能量、ICCD门延迟和聚焦透镜到样品表面的距离(lens-to-sample distance,LTSD)对谱线信号强度和等离子体电子温度的影响,并分析了产生影响的物理机制。结果表明,固定ICCD门延迟和LTSD,随着激光能量的增大,谱线强度和电子温度均增大;计算结果表明,当激光能量从20 mJ增加到160 mJ时,原子谱线Al I 396.15 nm,Mg I 518.36 nm,离子谱线Mg II 279.54 nm谱线强度相较于20 mJ分别提高了12.83,6.45,10.56倍。固定激光能量和LTSD,ICCD门延迟在100~4000 ns范围内变化时,随着延迟的增加,谱线强度和等离子体电子温度均呈指数形式衰减。固定ICCD门延迟和激光能量,采用焦距为75 mm的聚焦透镜,研究了LTSD对等离子体参数的影响机理。结果表明,聚焦透镜到样品的距离对等离子体的谱线强度和电子温度有较大的影响。等离子体的特征谱线强度和等离子体的电子温度的变化规律基本一致,分别在聚焦透镜到样品表面的距离为73 mm和79 mm处取得峰值,并在73 mm处对应最大值。 展开更多

关键词 激光诱导击穿光谱 激光能量 ICCD门延迟 聚焦透镜到样品表面距离 谱线强度 电子温度

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石墨富集方式下水中Cr元素的LIBS检测 被引量：12

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作者 王寅 赵南京 +5 位作者 马明俊 王春龙 余洋 孟德硕 刘建国 刘文清 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2013年第6期808-811,共4页

为了在石墨富集的方式下测量并分析水中Cr元素的激光诱导击穿光谱特性,利用Nd∶YAG脉冲激光器作为激发光源,以高分辨率、宽光谱段的中阶梯光栅光谱仪和增强型电荷耦合器件为光信号分离和探测器件,以Cr元素的425.435nm谱线作为分析线,研... 为了在石墨富集的方式下测量并分析水中Cr元素的激光诱导击穿光谱特性,利用Nd∶YAG脉冲激光器作为激发光源,以高分辨率、宽光谱段的中阶梯光栅光谱仪和增强型电荷耦合器件为光信号分离和探测器件,以Cr元素的425.435nm谱线作为分析线,研究了水中Cr元素的时间衰减特性。结果表明,最佳延时时间为1100ns,最佳门宽为1800ns,通过对具有不同Cr元素含量的样品的测量,给出了Cr元素的定标曲线,并最终计算取得Cr元素的检出限为0.520mg/L。这一结果为激光诱导击穿光谱应用于水中Cr元素的快速检测提供了数据参考。 展开更多

关键词 光谱学 激光诱导击穿光谱技术 水污染 CR 石墨富集

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