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飞秒-纳秒双脉冲激光诱导击穿光谱(LIBS)技术对合金的定量分析
被引量：
3
1
作者
何亚雄
王一钦
+8 位作者
韩晶阳
许淼
陈楠
谭金宝
温起帆
柯川
高亮
才来中
赵栋烨
《中国无机分析化学》
CAS
北大核心
2024年第2期214-222,共9页
激光诱导击穿光谱(Laser-induced breakdown spectroscopy,LIBS)技术几乎不受聚变环境中的强磁场影响,是一种最有希望实现托卡马克装置中面向等离子体材料(Plasma facing materials,PFMs)原位在线诊断的技术,已被用于多个托卡马克PFMs...
激光诱导击穿光谱(Laser-induced breakdown spectroscopy,LIBS)技术几乎不受聚变环境中的强磁场影响,是一种最有希望实现托卡马克装置中面向等离子体材料(Plasma facing materials,PFMs)原位在线诊断的技术,已被用于多个托卡马克PFMs壁诊断。然而,LIBS技术对PFMs表面元素的探测限、定量分析以及PFMs的服役状态判定依旧面临很大挑战。采用同轴飞秒-纳秒激光协同技术,建立了飞秒-纳秒双脉冲激光诱导击穿光谱(fs-ns-DP-LIBS)技术,通过高峰值功率、低激光能量的飞秒激光诱导等离子体,再用纳秒激光增强常规单脉冲LIBS技术信号发射强度,进而提升常规单脉冲LIBS的探测灵敏度,同时结合6种合金标准样品,采用fs-ns-DP-LIBS技术对样品中的主要元素进行了定量分析,并进一步结合机器学习方法对6种合金进行种类判别。结果显示:在纳秒单脉冲和飞秒单脉冲LIBS检测中,Ni、Fe和Mo在400~800 nm波段没有观察到明显特征峰,仅观察到Cr的特征峰;在飞秒-纳秒脉冲间2μs延时,NiⅠ498.02 nm、FeⅠ517.16 nm、FeⅠ523.85 nm、MoⅠ588.83 nm和MoⅠ603.07 nm均被激发,且Cr的特征峰强度增强明显;并且相比对纳秒单脉冲LIBS技术,Cr的信号强度提高约7倍。定量分析结果显示,fs-ns-DP-LIBS技术绘制的定标曲线拟合度(R ^(2))更高,且Cr的探测限提高约3.5倍。进一步采用决策树、最近邻、线性判别和支持向量机等算法对6种合金进行了分类研究,线性判别和支持向量机的分类预测准确率大于99%。研究有望为原位LIBS技术诊断PFMs壁表面元素、定量分析及其服役状态判定提供检测方法。
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关键词
托卡马克
激光诱导击穿光谱
飞秒-纳秒双脉冲
定量分析
合金
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职称材料
题名
飞秒-纳秒双脉冲激光诱导击穿光谱(LIBS)技术对合金的定量分析
被引量：
3
1
作者
何亚雄
王一钦
韩晶阳
许淼
陈楠
谭金宝
温起帆
柯川
高亮
才来中
赵栋烨
机构
核工业西南物理研究院
西南交通大学电气工程学院
哈尔滨工业大学物理学院
出处
《中国无机分析化学》
CAS
北大核心
2024年第2期214-222,共9页
基金
国家磁约束核聚变能发展研究专项资助项目(2022YFE03200200,2019YFE03080300)。
文摘
激光诱导击穿光谱(Laser-induced breakdown spectroscopy,LIBS)技术几乎不受聚变环境中的强磁场影响,是一种最有希望实现托卡马克装置中面向等离子体材料(Plasma facing materials,PFMs)原位在线诊断的技术,已被用于多个托卡马克PFMs壁诊断。然而,LIBS技术对PFMs表面元素的探测限、定量分析以及PFMs的服役状态判定依旧面临很大挑战。采用同轴飞秒-纳秒激光协同技术,建立了飞秒-纳秒双脉冲激光诱导击穿光谱(fs-ns-DP-LIBS)技术,通过高峰值功率、低激光能量的飞秒激光诱导等离子体,再用纳秒激光增强常规单脉冲LIBS技术信号发射强度,进而提升常规单脉冲LIBS的探测灵敏度,同时结合6种合金标准样品,采用fs-ns-DP-LIBS技术对样品中的主要元素进行了定量分析,并进一步结合机器学习方法对6种合金进行种类判别。结果显示:在纳秒单脉冲和飞秒单脉冲LIBS检测中,Ni、Fe和Mo在400~800 nm波段没有观察到明显特征峰,仅观察到Cr的特征峰;在飞秒-纳秒脉冲间2μs延时,NiⅠ498.02 nm、FeⅠ517.16 nm、FeⅠ523.85 nm、MoⅠ588.83 nm和MoⅠ603.07 nm均被激发,且Cr的特征峰强度增强明显;并且相比对纳秒单脉冲LIBS技术,Cr的信号强度提高约7倍。定量分析结果显示,fs-ns-DP-LIBS技术绘制的定标曲线拟合度(R ^(2))更高,且Cr的探测限提高约3.5倍。进一步采用决策树、最近邻、线性判别和支持向量机等算法对6种合金进行了分类研究,线性判别和支持向量机的分类预测准确率大于99%。研究有望为原位LIBS技术诊断PFMs壁表面元素、定量分析及其服役状态判定提供检测方法。
关键词
托卡马克
激光诱导击穿光谱
飞秒-纳秒双脉冲
定量分析
合金
Keywords
Tokamak
laser
-
induced breakdown spectroscopy
femtosecond
-
nanosecond dual
-
pulse
quantitative analysis
alloy
分类号
O433.5 [机械工程—光学工程]
O657.38 [理学—分析化学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
飞秒-纳秒双脉冲激光诱导击穿光谱(LIBS)技术对合金的定量分析
何亚雄
王一钦
韩晶阳
许淼
陈楠
谭金宝
温起帆
柯川
高亮
才来中
赵栋烨
《中国无机分析化学》
CAS
北大核心
2024
3
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职称材料
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