共线DP-LIBS定量分析水中Cu含量的试验研究 被引量：3

1

作者 郑美兰 姚明印 +3 位作者 陈添兵 林永增 黎文兵 刘木华 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2014年第7期1954-1958,共5页

为研究双脉冲激光诱导击穿光谱(DP-LIBS)对水体中铜(Cu)元素检测灵敏度的影响,采用共线双脉冲LIBS检测装置对所配置的含Cu水溶液进行激光诱导击穿光谱试验。结果显示:与运用单脉冲激光诱导击穿光谱(SP-LIBS)检测水体中Cu元素相比,运用DP... 为研究双脉冲激光诱导击穿光谱(DP-LIBS)对水体中铜(Cu)元素检测灵敏度的影响,采用共线双脉冲LIBS检测装置对所配置的含Cu水溶液进行激光诱导击穿光谱试验。结果显示:与运用单脉冲激光诱导击穿光谱(SP-LIBS)检测水体中Cu元素相比,运用DP-LIBS探测到的光谱明显增强,并且其检测结果受光谱仪采集的延迟时间、两脉冲之间的脉冲延迟时间、双脉冲激光能量等因素的影响显著。确定最佳的试验条件为:光谱采集延迟时间为1 380ns,脉冲延迟时间为25ns,双脉冲激光能量为100mJ。分别对铜元素324.7和327.4nm的特征谱线进行定量分析,两谱线的检测限分别是3.5和4.84μg·mL-1,且相对标准偏差都在10%以内。用500μg·mL-1样品对特征谱线为324.7nm所建立的定标曲线进行验证,反演得出该样品的浓度为446μg·mL-1,相对误差为10.8%。研究表明DP-LIBS能够提高Cu元素的检测灵敏度,同时具有较高的稳定性。 展开更多

关键词 双脉冲激光诱导击穿光谱 水溶液 灵敏度 铜元素

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共线DP-LIBS低碳合金钢中碳元素定量分析 被引量：6

2

作者 李磊 牛鸿飞 +2 位作者 林京君 车长金 林晓梅 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第9期2951-2956,共6页

碳元素是决定合金钢性能的重要元素之一。为了提高低碳合金钢中碳元素的检测灵敏度,在氩气氛围中利用共线双脉冲激光诱导击穿光谱(DP-LIBS)合金钢样品中的碳元素进行了检测。首先,使用高速相机采集双脉冲实验条件下的等离子体图像,研究... 碳元素是决定合金钢性能的重要元素之一。为了提高低碳合金钢中碳元素的检测灵敏度,在氩气氛围中利用共线双脉冲激光诱导击穿光谱(DP-LIBS)合金钢样品中的碳元素进行了检测。首先,使用高速相机采集双脉冲实验条件下的等离子体图像,研究等离子体形貌随脉冲间隔时间变化的演化规律,结合双脉冲条件下获得的光谱信息,确立碳元素的最佳脉冲间隔时间为1 900ns。其次,研究了氩气吹扫条件和氩气气室条件对碳元素光谱信号强度的影响。氩气气室能够有效屏蔽空气中二氧化碳的影响,从而提高合金钢中碳元素分析的准确性。最后,采用内标法对合金钢样品中的碳元素进行定量分析。与单脉冲得到的结果相比,双脉冲实验条件下,碳元素定标曲线的R2由0.983提升至0.991,检测限由206μg·g^(-1)提高至110μg·g^(-1),共线DP-LIBS技术使合金钢中碳元素检测限提高了1.87倍。恰当的脉冲间隔时间能够有效的提高共线DP-LIBS光谱特性和设备的检测灵敏度,同时双脉冲的二次激发效果可以进一步有效的减弱实验条件波动带来的影响,使定标模型具有更好的线性相关性。 展开更多

关键词 激光诱导击穿光谱技术 低碳合金钢 双脉冲 碳含量

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红外偏振辐射模型对铬和铜元素的优化识别

3

作者 徐将 姚明印 +1 位作者 王晓 万敏杰 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期615-621,共7页

针对优化激光诱导击穿光谱技术识别铬和铜元素的问题,本文提出了一种结合红外偏振检测理论的方法。利用菲涅尔反射定律和基尔霍夫理论分析了红外偏振产生机理,根据能量守恒定律验证了目标红外自发热辐射的偏振特性;利用红外偏振辐射传... 针对优化激光诱导击穿光谱技术识别铬和铜元素的问题,本文提出了一种结合红外偏振检测理论的方法。利用菲涅尔反射定律和基尔霍夫理论分析了红外偏振产生机理,根据能量守恒定律验证了目标红外自发热辐射的偏振特性;利用红外偏振辐射传输模型及菲涅尔反射穆勒矩阵,结合温度的麦克斯韦-玻尔兹曼分布特性,推导出了等离子体红外偏振辐射信号模型,用于识别各激发能量下的重金属元素;利用5种不同能量的脉冲激光验证了模型的精准性。结果表明:在相同的激光能量下,红外偏振辐射光谱可以收集到更多的特征信号峰;在低能量激励下,红外偏振辐射光谱的优势更为突出。红外偏振辐射模型的构建是科学有效的,可用于优化重金属元素的快速检测。 展开更多

关键词 红外偏振 辐射模型 重金属 特征信号 激光诱导击穿光谱 菲涅尔反射定律 脉冲激光 穆勒矩阵

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基于高频激光除漆的LIBS监测平台设计与应用研究

4

作者 杨文锋 郑鑫 +5 位作者 林德惠 钱自然 李绍龙 左都全 李果 王迪升 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期2600-2606,共7页

基于激光诱导击穿光谱(LIBS)技术的飞机漆层清洗监测,需要对峰值功率密度范围进行限定,以确保等离子体激发和漆层清洗的稳定性。然而,对于广泛使用的高频(kHz级)脉冲激光除漆技术,其峰值功率密度相对偏低,除漆过程中等离子体激发受到限... 基于激光诱导击穿光谱(LIBS)技术的飞机漆层清洗监测,需要对峰值功率密度范围进行限定,以确保等离子体激发和漆层清洗的稳定性。然而,对于广泛使用的高频(kHz级)脉冲激光除漆技术,其峰值功率密度相对偏低,除漆过程中等离子体激发受到限制;且高频激光烧蚀材料产生的强连续背景光谱干扰了等离子体光谱采集。论文依据蒙皮功能漆层可控清洗需求,基于LabVIEW嵌入式开发系统的控制软件编写及激光清洗、光谱采集、控制与显示模块的集成,设计了一款适用于高频激光除漆的LIBS监测平台。选取2024-T3铝合金双漆层试样作为研究对象,采集波长介于360~700nm范围内的漆层/基体体系光谱(面漆层:Tc;底漆层:Pr;基体:As)。采用平滑滤波,基线校正和归一化对原始光谱进行预处理,并选取12条特征谱线进行主成分分析(PCA),其降维数据作为线性判别分析(LDA)的输入变量,以此建立PCA-LDA判别模型。最后将所建模型导入LIBS监测平台,通过试验验证了高频激光除漆LIBS监测平台的分类准确性。结果表明:仅以累积方差解释率大于85%作为主成分选取原则,不能满足除漆过程LDA的分类需要;通过优化LDA的主成分个数,最终选取前9个主成分作为LDA的输入,显著提升了LIBS平台的检测准确率,此时基于LIBS光谱的PCA-LDA模型分类准确率达92.5%。由此可见,设计的高频激光除漆LIBS监测平台能够完成漆层/基体体系不同结构层的材料识别,从而实现了高频脉冲激光可控除漆的有效监测。 展开更多

关键词 高频脉冲激光 激光诱导击穿光谱 可控清洗 监测 判别模型

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共轴双脉冲激光诱导击穿光谱等离子体辐射信号的增强机制 被引量：3

5

作者 赵芸怡 宋震 +5 位作者 王俊霄 张雷 马维光 董磊 尹王保 贾锁堂 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第13期2029-2039,共11页

双脉冲激光诱导击穿光谱(DP-LIBS)在痕量元素的高灵敏探测中发挥着重要作用,有关其信号增强机制已存在有诸多解释,但有必要进一步从等离子体辐射荧光特性、等离子体温度和数密度的空间分布等方面开展深入探讨。构建了基于激光热烧蚀和... 双脉冲激光诱导击穿光谱(DP-LIBS)在痕量元素的高灵敏探测中发挥着重要作用,有关其信号增强机制已存在有诸多解释,但有必要进一步从等离子体辐射荧光特性、等离子体温度和数密度的空间分布等方面开展深入探讨。构建了基于激光热烧蚀和二维轴对称流体动力学的理论模型,并用它模拟了单脉冲LIBS和共轴双脉冲DP-LIBS激发条件下激光烧蚀铝镁合金产生等离子体及其辐照度的时空演化过程,对比了不同脉冲间隔下谱线强度的增强效果,分析了等离子体温度、各类粒子数密度的空间分布结构以及等离子体的屏蔽效应,并由此阐释了DP-LIBS的光谱信号增强机制。结果表明,共轴DP-LIBS诱导等离子体辐射信号的增强主要源于第二束激光增加了粒子数密度和等离子体温度,而等离子体的屏蔽效应主要出现在靶材表面的羽流层。这一研究为DP-LIBS实验研究和信号增强溯源提供了重要的理论基础,也能够帮助科研人员快速准确地优化DP-LIBS实验装置参数。 展开更多

关键词 激光诱导等离子体 辐射流体动力学模型 双脉冲激光诱导击穿光谱 激光烧蚀 信号增强机制

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基于双脉冲LIBS结合偏最小二乘回归的稀土元素定量分析 被引量：7

6

作者 邓志伟 郭苏彤 +4 位作者 徐智帅 赵梓屹 卢颖 刘莉 郝中骐 《中国无机分析化学》 CAS 北大核心 2024年第2期183-190,共8页

激光诱导击穿光谱(LIBS)是一种以激光为激发源的等离子体发射光谱分析技术,已有将其用于稀土元素的定量分析研究,但由于稀土矿基体差异大、元素含量低,定量分析灵敏度和准确度仍有待提高。通过使用单激光分束构造双脉冲LIBS系统,并结合... 激光诱导击穿光谱(LIBS)是一种以激光为激发源的等离子体发射光谱分析技术,已有将其用于稀土元素的定量分析研究,但由于稀土矿基体差异大、元素含量低,定量分析灵敏度和准确度仍有待提高。通过使用单激光分束构造双脉冲LIBS系统,并结合偏最小二乘回归(PLSR)算法实现对稀土矿石样品中的稀土元素La、Dy、Yb和Y的定量分析。结果表明,双脉冲LIBS结合PLSR可建立更加稳定的定标模型,与常规基本定标法相比,La、Dy、Yb和Y元素的相对均方根预测误差(RMSEP)从0.0061%、0.0037%、0.0045%、0.0280%降低至0.0044%、0.0016%、0.0029%、0.0134%,平均相对预测误差(AREP)从10.88%、15.27%、6.42%、17.20%降低至6.67%、3.62%、4.10%、7.98%。因此,双脉冲LIBS结合PLSR方法可以有效地提高LIBS对稀土矿石中稀土元素的定量分析能力。 展开更多

关键词 双脉冲激光诱导击穿光谱 稀土元素 偏最小二乘回归

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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

7

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。 展开更多

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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基于一种远程双脉冲激光诱导击穿光谱系统原位分析钢样成分 被引量：10

8

作者 辛勇 孙兰香 +5 位作者 杨志家 李洋 丛智博 齐立峰 张鹏 曾鹏 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第7期2255-2259,共5页

为了实现钢铁等金属熔炼过程中实时、在线监测元素组分含量,设计了一种远程双脉冲激光诱导击穿光谱(LIBS)分析系统,对远距离的样品进行非接触式远程测量、成分分析。首先利用固体标准钢样对系统进行了测试以及标定,为下一步利用此系统... 为了实现钢铁等金属熔炼过程中实时、在线监测元素组分含量,设计了一种远程双脉冲激光诱导击穿光谱(LIBS)分析系统,对远距离的样品进行非接触式远程测量、成分分析。首先利用固体标准钢样对系统进行了测试以及标定,为下一步利用此系统在线监测熔融钢液组分含量提供了基础。实验结果表明:激光远距离聚焦光斑在1 mm左右;双脉冲烧蚀比单脉冲烧蚀深度深很多;双脉冲最佳延时在不同距离下不一致;3.1 m处双脉冲增强效果比2.1 m处更好,其中Ti(Ⅰ)319.99 nrn增强最显著为5.19倍;各种元素的标定曲线相关系数r都在0.99左右,重复精度(RSD)基本都小于5%,测量偏差(RMSE)都小于0.021%,2.1m处的检出限相比3.1 m处更低,2.1 m处多数元素检出限小于500 ppm。 展开更多

关键词 激光诱导击穿光谱 远程 双脉冲 在线

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激光脉冲能量对激光诱导铝合金等离子体物理特性的影响 被引量：18

9

作者 郑培超 刘红弟 +4 位作者 王金梅 于斌 杨蕊 张斌 王晓蒙 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第9期82-86,共5页

为研究激光脉冲能量对激光诱导等离子体辐射特性和膨胀过程的影响,采用ICCD相机对不同激光脉冲能量激发的铝合金等离子体进行快速成像,并利用Boltzmann斜线法和Stark展宽法分析等离子体的电子温度和电子数密度随激光脉冲能量的演化规律... 为研究激光脉冲能量对激光诱导等离子体辐射特性和膨胀过程的影响,采用ICCD相机对不同激光脉冲能量激发的铝合金等离子体进行快速成像,并利用Boltzmann斜线法和Stark展宽法分析等离子体的电子温度和电子数密度随激光脉冲能量的演化规律.实验结果表明,激光诱导等离子体呈现明显的分层结构,等离子体的激发阈值约为3mJ,等离子体不同区域的面积随激光脉冲能量变化呈现不同的特征.当激光脉冲能量低于10mJ时,等离子体的分层结构不显著.激光脉冲能量从10mJ增加到100mJ过程中,等离子体电子温度从4 980K升高到7 221K,等离子体的电子数密度在1017 cm-3量级并随激光能量增加而增大且趋于饱和. 展开更多

关键词 激光诱导击穿光谱 快速成像 激光脉冲能量 电子温度 电子数密度

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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

10

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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单脉冲和再加热正交双脉冲激光诱导击穿光谱对比研究 被引量：5

11

作者 余洋 赵南京 +7 位作者 方丽 孟德硕 谷艳红 王园园 贾尧 马明俊 刘建国 刘文清 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第2期588-593,共6页

为了提高激光诱导击穿光谱技术(LIBS)的检测灵敏度和辐射光谱特性,采用再加热正交双脉冲结构对样品中的4种元素Fe,Pb,Ca和Mg以及含有不同浓度重金属元素Cr的土壤样品进行分析。研究了4条特征谱线FeⅠ:404.581nm,PbⅠ:405.78nm,CaⅠ:422.... 为了提高激光诱导击穿光谱技术(LIBS)的检测灵敏度和辐射光谱特性,采用再加热正交双脉冲结构对样品中的4种元素Fe,Pb,Ca和Mg以及含有不同浓度重金属元素Cr的土壤样品进行分析。研究了4条特征谱线FeⅠ:404.581nm,PbⅠ:405.78nm,CaⅠ:422.67nm和MgⅠ:518.361nm的光谱强度和信背比随两激光脉冲之间时间间隔的变化关系,获得了两激光脉冲之间最佳的时间间隔为1.0μs。在单脉冲和双脉冲条件下,得到了4条特征谱线FeⅠ:404.581nm,PbⅠ:405.78nm,CaⅠ:422.67nm和MgⅠ:518.361nm光谱强度的增强倍数分别为2.23,2.31,2.42和2.10;分析了特征谱线FeⅠ:404.581nm和CaⅠ:422.67nm谱线强度随时间的演化特性以及4条特征谱线信背比随光谱采集延时的变化关系,双脉冲能有效延长光谱强度的衰减时间以及提高特征谱线的信背比;比较分析了等离子体温度和电子密度随时间的演化特性,在双脉冲条件下,等离子体温度最大升高了730K,电子密度最大增加了1.8×1016 cm-3。单脉冲和双脉冲条件下获得重金属元素Cr的检测限分别为38和20μg·g^(-1),再加热正交双脉冲技术使元素检测限下降近2倍。以上结果表明:再加热正交双脉冲能有效地提升LIBS技术的检测灵敏度和光谱特性,为进一步降低元素的检测限提供了有效的方法。 展开更多

关键词 激光诱导击穿光谱 正交双脉冲 谱线增强 信背比 等离子体温度 电子密度

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同步双脉冲激光致声研究 被引量：2

12

作者 王晓宇 王江安 +2 位作者 宗思光 刘涛 梁善勇 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第2期305-309,共5页

利用高速摄像机拍摄了同步双脉冲激光聚焦击穿水介质产生激光空泡的运动过程。分析了该条件下产生的四种典型激光声信号特性,初步计算了光声能量转换效率。研究结果表明:通过调节脉冲激光的能量差,可以控制激光声信号峰值间隔,提高激光... 利用高速摄像机拍摄了同步双脉冲激光聚焦击穿水介质产生激光空泡的运动过程。分析了该条件下产生的四种典型激光声信号特性,初步计算了光声能量转换效率。研究结果表明:通过调节脉冲激光的能量差,可以控制激光声信号峰值间隔,提高激光声信号脉宽;两空泡之间无量纲距离为1.5时,溃灭过程中出现融合现象,融合过程中空泡热力学能转化为机械能,融合后形成的单个空泡能量变大,其溃灭产生的激光声信号主频降低;同步双脉冲激光聚焦击穿情况下的光声能量转换效率为6%～10%。 展开更多

关键词 激光声信号 光击穿 激光空泡 同步双脉冲激光

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银饰品中铜杂质含量的激光剥离-激光诱导击穿光谱定量分析 被引量：2

13

作者 陈钰琦 磨俊宇 +2 位作者 周奇 楼洋 李润华 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期782-786,共5页

正交双波长双脉冲的激光剥离-激光诱导击穿光谱技术能够在较少样品烧蚀的前提下获得高的光谱分析灵敏度,因此该技术可以从根本上解决在单脉冲激光诱导击穿光谱技术中空间分辨本领与光谱分析灵敏度之间的矛盾。为了消除在该光谱技术中的... 正交双波长双脉冲的激光剥离-激光诱导击穿光谱技术能够在较少样品烧蚀的前提下获得高的光谱分析灵敏度,因此该技术可以从根本上解决在单脉冲激光诱导击穿光谱技术中空间分辨本领与光谱分析灵敏度之间的矛盾。为了消除在该光谱技术中的实验参数对光谱信号强度及其定量分析结果的影响,实验研究了银饰品中杂质铜的光谱信号与银元素的光谱信号的相关性。研究结果表明:324.75 nn的铜原子辐射线与328.07 nm的银原子辐射线的强度呈很高的线性相关性,因此选择以银328.07 nm的光谱线作为内标线,采用内标法就可以消除双光束激光的空间几何配置以及剥离激光脉冲能量等实验参数对铜原子辐射信号的影响,从而可以采用正交双波长双脉冲激光剥离——激光诱导击穿光谱技术开展银饰品中铜杂质含量的定量分析。选择银328.07 nm的光谱线作为内标线,基于内标法建立了铜的校正曲线。当激光烧蚀坑洞直径约为17μm时,当前实验条件下银饰品中铜元素的检出限可以达到44 ppm。 展开更多

关键词 激光剥离 激光诱导击穿光谱 正交双脉冲 内标法 银饰品分析

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土壤中重金属元素铬的双脉冲激光诱导击穿光谱研究 被引量：3

14

作者 郭锐 宋海燕 《太原理工大学学报》 CAS 北大核心 2014年第5期679-683,共5页

采用输出波长为1 064nm的两台Nd-YAG脉冲激光器作为光源,在大气环境下对不同浓度配制的5种重铬酸钾的土壤样本进行双脉冲激光诱导击穿光谱(DP-LIBS)分析。以Cr元素在425.435nm处特征发射谱线作为分析线,测定了不同浓度下Cr元素的DP-LIB... 采用输出波长为1 064nm的两台Nd-YAG脉冲激光器作为光源,在大气环境下对不同浓度配制的5种重铬酸钾的土壤样本进行双脉冲激光诱导击穿光谱(DP-LIBS)分析。以Cr元素在425.435nm处特征发射谱线作为分析线,测定了不同浓度下Cr元素的DP-LIBS特征谱线强度,与单脉冲激光诱导击穿光谱(SP-LIBS)强度进行了对比,建立了Cr元素特征谱线强度与溶液浓度的拟合关系曲线。结果表明:双脉冲(DP)激发光谱较单脉冲(SP)激发光谱的发射强度有大幅度的提升,在低浓度条件下,Cr元素浓度与DP-LIBS谱线有较好的线性关系,拟合系数达到0.986,通过定标曲线计算得到Cr元素的检测限为15.68μg/g,仅为相同条件下单脉冲检测限的二分之一。 展开更多

关键词 激光诱导击穿光谱 双脉冲 重金属 检测限

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双脉冲激光诱导土壤中Pb和Ba光谱增强研究 被引量：3

15

作者 邓承付 邱荣 +7 位作者 王慧丽 郭德成 周强 史晋芳 叶成 林小明 吕罗庚 王昶沣 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期92-96,共5页

为获得共线双脉冲激发方式对土壤中Pb和Ba元素的谱线增强效果,研究了1064nm单脉冲和(355nm+1064nm),(1064nm+355nm)共线双脉冲三种激发方式下,谱线强度随采集延迟时间的变化规律和谱线增强倍数随双脉冲时间间隔的变化规律。研究发现,与... 为获得共线双脉冲激发方式对土壤中Pb和Ba元素的谱线增强效果,研究了1064nm单脉冲和(355nm+1064nm),(1064nm+355nm)共线双脉冲三种激发方式下,谱线强度随采集延迟时间的变化规律和谱线增强倍数随双脉冲时间间隔的变化规律。研究发现,与单脉冲激发方式相比,在双脉冲激发方式下,谱线Pb I 405.78nm和Ba I 553.55nm强度的最大增强倍数分别为5和8。该研究结果为检测土壤中重金属元素提供了参考。 展开更多

关键词 光谱学 激光诱导击穿光谱 共线双脉冲 土壤

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铀元素的激光诱导击穿光谱测量分析 被引量：4

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作者 张志威 邱荣 +3 位作者 姚胤旭 万情 潘高威 史晋芳 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期57-61,共5页

为促进LIBS技术在微量重金属元素检测以及核污染检测领域的应用,提高检测灵敏度和准确性,采用了激光双脉冲LIBS技术和光电双脉冲LIBS技术,分别对土壤和二氧化硅中的铀元素进行分析。首先,对激光脉冲能量、电压和采集延时等参数进行优化... 为促进LIBS技术在微量重金属元素检测以及核污染检测领域的应用,提高检测灵敏度和准确性,采用了激光双脉冲LIBS技术和光电双脉冲LIBS技术,分别对土壤和二氧化硅中的铀元素进行分析。首先,对激光脉冲能量、电压和采集延时等参数进行优化,提高铀元素特征谱线的强度和信噪比;然后在优化实验参数条件下,对含不同浓度铀元素的土壤样品和二氧化硅样品进行激发;选取UII 367.01 nm、UII 454.36 nm两条铀元素的特征谱线作为分析线,通过铀元素浓度与特征谱线强度的线性关系,建立定标曲线。双脉冲激光激发条件为:激光脉冲1作为预脉冲,主要参数为1064 nm,90 mJ,9.2 ns,激光脉冲2作为再加热脉冲,主要参数为355 nm,50 mJ,8 ns,两个脉冲的时间间隔800 ns,光谱采集相对第二个脉冲延时1μs,得到铀元素在土壤和二氧化硅两种样品中的浓度检测下限分别为572和110 mg·kg^(-1),拟合优度值R 2分别为0.958和0.999。在光电双脉冲激发条件下,激光脉冲作为预脉冲,主要参数为355 nm,50 mJ,8 ns,高压电脉冲作为再加热脉冲,主要参数为3900 V、方波、脉宽50μs,两个脉冲的时间间隔1μs,得到铀元素在土壤和二氧化硅两种样品中的浓度检测限分别为108和64 mg·kg^(-1),拟合优度值R 2分别为0.991和0.997。研究结果表明:在相同激发条件下,铀元素的特征谱线存在明显的基体效应,在二氧化硅样品中具有更高的光谱强度、更低的检测限和更高的拟合优度值;相比于激光双脉冲,光电双脉冲能显著增强铀元素特征谱线的强度、稳定性和提高信噪比,且光电双脉冲系统的光路更简单,这对于LIBS技术的发展以及应用具有重要参考意义。该研究方法和研究结果可为土壤重金属污染检测、核泄漏时土壤和气溶胶的应急监测提供技术支持。 展开更多

关键词 光谱学 激光诱导击穿光谱 激光双脉冲技术 光电双脉冲技术 铀元素

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双脉冲激光诱导光谱结合多变量GA-BP-ANN检测合金钢中C元素 被引量：1

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作者 于凤萍 林京君 +1 位作者 林晓梅 李磊 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期197-202,共6页

在合金钢众多成分中碳(C)属于微量非金属元素,其含量决定了合金钢的主要力学性能,准确、实时掌握C元素的含量,对合金钢的生产及分类起到关键作用。双脉冲激光诱导击穿光谱(DP-LIBS)是一种可用于在线快速分析合金钢中元素的有效手段,不... 在合金钢众多成分中碳(C)属于微量非金属元素,其含量决定了合金钢的主要力学性能,准确、实时掌握C元素的含量,对合金钢的生产及分类起到关键作用。双脉冲激光诱导击穿光谱(DP-LIBS)是一种可用于在线快速分析合金钢中元素的有效手段,不仅具有实时、样品预处理简单等优点,还能够增强物质的烧蚀度和信号强度,从而提高LIBS技术的检测灵敏度。为了减小基体效应影响,进一步提高LIBS技术对合金钢中微量C元素定量分析的精确性,采用多元素多谱线的修正方法,通过DP-LIBS结合反向传播人工神经网络(BP-ANN),建立多变量GA-BP-ANN定标法。首先在氩气环境对合金钢样品进行DP-LIBS采集,目标C元素选择了谱线强度变化能够体现其含量变化的C 193.09 nm处的原子谱线,同时选取共存元素Fe,Cr,Mn和Si对应的特征谱线,以提供更多的光谱信息,提高C元素定量分析的准确度,共选择15条特征分析谱线,其中Fe元素含量丰富且相对稳定,作为内标元素引入以减小谱线波动;之后通过遗传算法(GA)寻优,对C/Fe,Cr/Fe,Mn/Fe和Si/Fe的谱线强度比进行优化选择;最后将GA选择的多谱线强度比作为BP-ANN网络的输入,输出为目标C元素浓度值,建立多变量GA-BP-ANN定标方法。为比较该方法预测结果的精确性,同时建立传统定标曲线法与以C/Fe为输入的单变量BP-ANN定标方法。利用标准合金钢样品,通过留一法交叉预测C元素含量值,与内标法和单变量BP-ANN定标方法相比,预测样品的平均相对误差分别由14.78%和14.75%减小到8.29%,预测值与真实值之间的决定系数R^(2)分别由0.9674和0.9744提升至0.9893。结果说明了多变量GA-BP-ANN定标法预测的C元素含量更接近于真实含量,证明了该方法用于LIBS检测合金钢中C元素含量的可行性。 展开更多

关键词 双脉冲LIBS 定量分析 低碳合金钢 多变量 GA-BP-ANN

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基于改进的偏最小二乘法的LIBS钢液成分定量分析 被引量：5

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作者 马翠红 崔金龙 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2016年第6期876-881,共6页

为了研究激光诱导击穿光谱技术基体效应对其测量精确度的影响,采用改进的偏最小二乘法进行数据预测,以有效降低基体效应对待测元素的影响。通过与单变量定标和偏最小二乘模型定标进行对比研究可知,待测元素Mn和Si的定标曲线的拟合度分别... 为了研究激光诱导击穿光谱技术基体效应对其测量精确度的影响,采用改进的偏最小二乘法进行数据预测,以有效降低基体效应对待测元素的影响。通过与单变量定标和偏最小二乘模型定标进行对比研究可知,待测元素Mn和Si的定标曲线的拟合度分别从0.991和0.993提高到了0.996和0.997,对于验证样品的预测相对误差也分别从6.231%,6.912%下降到了5.510%和6.125%。结果表明,采用改进的偏最小二乘法可以有效减小基体效应,定标精度有较明显提高,对分析性能有了较大的提高。 展开更多

关键词 光谱学 激光诱导击穿光谱 双重筛选 偏最小二乘法 钢液定量分析

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天然玉石的再加热正交双脉冲激光诱导击穿光谱二维元素成像分析

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作者 庄尔填 康娟 +2 位作者 王亚蕊 李润华 陈钰琦 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第8期54-60,共7页

为了分析和检测天然玉石表面元素分布情况,采用再加热正交双脉冲激光诱导击穿光谱技术对天然玉石表面进行二维元素成像分析.实验研究了正交双脉冲激光诱导击穿光谱条件下脉冲间隔和激光能量对原子辐射强度和信背比的影响.在优化的实验... 为了分析和检测天然玉石表面元素分布情况,采用再加热正交双脉冲激光诱导击穿光谱技术对天然玉石表面进行二维元素成像分析.实验研究了正交双脉冲激光诱导击穿光谱条件下脉冲间隔和激光能量对原子辐射强度和信背比的影响.在优化的实验条件下,对天然玉石样品表面36mm×10mm范围内进行了二维扫描分析,获得了烧蚀坑洞直径约为30μm的玉石样品表面微量元素Fe的二维分布图.结果表明:再加热正交双脉冲技术能有效地检测天然玉石样品中的微量元素,并在相同的样品损伤条件下提高了检测灵敏度.该技术不仅可以实现玉石样品的表面元素分布分析,为玉石鉴定提供参考,还可以应用于其他固体样品二维元素分布扫描成像分析,具有较好的应用价值. 展开更多

关键词 光谱学 激光诱导击穿光谱 正交双脉冲 二维元素成像

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共轴变焦激光诱导击穿光谱定量分析

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作者 李欣 吕正一 +4 位作者 崔博伦 张家铭 刘紫莹 黄荀 赵天卓 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2023年第12期91-102,共12页

在诸如火星探测等极端环境原位检测应用中,共轴变焦距激光诱导击穿光谱技术发挥了重要作用。为了充分发挥变焦系统的应用效能,距离校正必不可少。现有距离校正方法多为针对单一场景的经验算法,适用范围有限。因此,提出一种基于等离子体... 在诸如火星探测等极端环境原位检测应用中,共轴变焦距激光诱导击穿光谱技术发挥了重要作用。为了充分发挥变焦系统的应用效能,距离校正必不可少。现有距离校正方法多为针对单一场景的经验算法,适用范围有限。因此,提出一种基于等离子体物理的参考脉冲诊断法,无需标定设备响应即可诊断等离子体温度,进而实现变焦距定量分析。对比了所提出算法与Saha-Boltzmann法的诊断结果,最大相对误差小于8%。采用13块铝基标准样品进行了变焦距定量实验,9块于2 m处建立定量模型,4块分别于1.5、2、2.4、2.7、3 m处进行检测。反演结果中含量超过1%的元素,11号样品中Si的相对误差最大,为16%,其余大部分小于8%;含量低于1%的元素,大部分相对误差在10%~30%之间,验证了所提出的方法能够实现变焦距激光诱导击穿光谱定量分析。 展开更多

关键词 激光诱导击穿光谱 变焦距检测 定量分析 参考脉冲诊断法

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