本文關(guān)鍵詞：溫度對飛秒激光誘導(dǎo)擊穿光譜特性的影響

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【摘要】：目前,激光光譜技術(shù)已成為分析元素組成的重要手段,它具有破壞性小、精度高、分析速度快等優(yōu)點,并且可以對固體、液體和氣體進行定性和定量的分析。激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)(LIBS)就是這樣一種技術(shù)。與其它光學(xué)方法相比,LIBS有著顯著的優(yōu)勢,不僅實驗操作過程簡單,還克服了在同一時間不能對多種元素同時進行測量和分析的難題。另外,該技術(shù)還具有高靈敏度、高精度等特性,可以在敵對環(huán)境或遠距離條件下進行探測。正因為LIBS有如此多的優(yōu)點,該技術(shù)被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域,如生物醫(yī)學(xué)檢測[1]、土壤檢測[2]、冶金領(lǐng)域[3]、有毒材料的探測[4-5]、醫(yī)學(xué)檢驗[6]、適用于藝術(shù)和考古文物[7-8]等。隨著激光技術(shù)的發(fā)展和完善,科研工作者們把目光投向了飛秒激光,使飛秒激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)(femosecond-LIBS)得到了全方位的創(chuàng)新和發(fā)展。飛秒激光的脈沖寬度極小,連續(xù)輻射的強度也較小。此外,飛秒激光還具有較低的閾值、較高的穩(wěn)定性和極好的重復(fù)性等優(yōu)點。因此,我們的實驗小組采用飛秒激光進行一系列實驗研究,提高了等離子體譜線的發(fā)射強度以及檢測精度和探測極限。本文主要通過四部分來介紹飛秒激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)。第一章闡述了激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)的發(fā)展歷史,將LIBS技術(shù)與傳統(tǒng)分析手段進行對比,指出了LIBS技術(shù)的優(yōu)勢與不足。并且介紹了LIBS在多個領(lǐng)域的應(yīng)用,充分體現(xiàn)了LIBS在當(dāng)今社會存在的意義和價值。隨后介紹了飛秒激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù),以及其在生產(chǎn)生活中的實際應(yīng)用,使我們對飛秒激光技術(shù)有了更深一步的認識。第二章則詳細地闡明了激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)的理論基礎(chǔ),從不同方面介紹了等離子體,包括等離子體的概念、特性和應(yīng)用,著重強調(diào)了激光誘導(dǎo)等離子體光譜的產(chǎn)生過程。同時,還對激光誘導(dǎo)等離子的模型和譜線展寬機制以及等離子體溫度的求解方法進行了闡述,為實驗部分奠定了理論基礎(chǔ)。第三章是本論文的實驗部分,首先介紹了實驗裝置和各個系統(tǒng)的工作原理;然后,詳述了選定實驗樣品和待測譜線的原因;最后從三個方面對激光誘導(dǎo)所產(chǎn)生的等離子體發(fā)射譜線的強度進行研究,分別測量了不同樣品溫度、激光脈沖能量和延遲時間下,Na I譜線發(fā)射強度的變化情況。首先我們測量了不同樣品溫度下Na I譜線強度的變化趨勢,實驗結(jié)果表明,對樣品預(yù)加熱可以提高等離子體譜線的發(fā)射強度。增大激光脈沖能量也可以使譜線強度變大,但當(dāng)激光脈沖能量達到一定值時,自吸收效應(yīng)開始增強,Na I譜線強度有所下降。延遲時間越短,Na I譜線發(fā)射強度越大。且從不同角度解釋了Na等離子體譜線強度發(fā)生變化的原因。第四章,總結(jié)了本論文的實驗成果和研究意義,指出了實驗過程中遇到的問題,確定了下一步的研究方向。
【關(guān)鍵詞】：飛秒激光 LIBS 等離子體譜線強度 溫度 激光能量 延遲時間
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN249;O433
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-24
• 1.1 激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)(LIBS)的簡介11-20
• 1.1.1 激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)的發(fā)展歷史11-12
• 1.1.2 激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)的原理12-13
• 1.1.3 激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)的特性及優(yōu)點13-14
• 1.1.4 激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)在實踐中的應(yīng)用14-19
• 1.1.4.1 在檢測物質(zhì)成分領(lǐng)域的應(yīng)用14
• 1.1.4.2 在環(huán)境檢測領(lǐng)域的應(yīng)用14-16
• 1.1.4.3 在工業(yè)生產(chǎn)控制領(lǐng)域的應(yīng)用16
• 1.1.4.4 在考古學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用16-17
• 1.1.4.5 在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用17-18
• 1.1.4.6 在太空探測領(lǐng)域的應(yīng)用18
• 1.1.4.7 在核電安全檢測領(lǐng)域的應(yīng)用18-19
• 1.1.5 激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)的局限性19-20
• 1.2 飛秒激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)簡介20-23
• 1.2.1 飛秒脈沖激光技術(shù)的發(fā)展20
• 1.2.2 飛秒脈沖激光技術(shù)的應(yīng)用20-21
• 1.2.3 飛秒激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)簡介21-23
• 1.3 本章小節(jié)23-24
• 第二章 激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)的理論基礎(chǔ)24-35
• 2.1 激光誘導(dǎo)等離子體的形成24-26
• 2.1.1 等離子體的概念24
• 2.1.2 等離子體的形成過程24-25
• 2.1.3 等離子的特性25
• 2.1.4 等離子體的應(yīng)用25-26
• 2.2 激光誘導(dǎo)等離子體模型26-28
• 2.2.1 日冕模型(Corona Model)26-27
• 2.2.2 局部熱平衡模型(Local Thermodynamic Equilibrium，，LTE)27
• 2.2.3 碰撞輻射模型(Collisional Radiative Model)27-28
• 2.3 激光誘導(dǎo)等離子體的輻射形式28
• 2.4 激光誘導(dǎo)等離子體的譜線展寬機制28-30
• 2.4.1 自然展寬29
• 2.4.2 共振展寬29
• 2.4.3 Stark展寬29
• 2.4.4 Doppler展寬29-30
• 2.4.5 Vander Waals展寬30
• 2.4.6 儀器展寬30
• 2.5 激光誘導(dǎo)等離子體光譜電子溫度的求解30-33
• 2.5.1 Boltzmann法31-32
• 2.5.2 Saha-Boltzmann方法32
• 2.5.3 線狀譜與連續(xù)譜相對強度比值法32-33
• 2.6 激光誘導(dǎo)等離子體光譜電子密度的求解33-34
• 2.6.1 Stark展寬法33-34
• 2.6.2 Saha-Boltzmann方法34
• 2.6.3 譜線中心線移法34
• 2.7 本章小結(jié)34-35
• 第三章 影響飛秒激光誘導(dǎo)等離子體光譜發(fā)射強度因素的實驗研究35-48
• 3.1 實驗裝置35
• 3.2 檢測系統(tǒng)的組成35-37
• 3.2.1 飛秒激光器35-36
• 3.2.2 樣品臺36
• 3.2.3 光譜探測系統(tǒng)36-37
• 3.3 樣品、待測元素和譜線的選定37
• 3.4 結(jié)果與討論37-46
• 3.4.1 溫度對飛秒激光誘導(dǎo)等離子體光譜強度的影響37-40
• 3.4.2 激光脈沖能量對飛秒激光誘導(dǎo)等離子體光譜強度的影響40-46
• 3.5 本章小結(jié)46-48
• 第四章 總結(jié)和展望48-50
• 4.1 總結(jié)48-49
• 4.2 展望49-50
• 參考文獻50-58
• 作者簡介58-59
• 致謝59-60

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中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 周南;周亢;丁圭吉;;關(guān)于激光誘導(dǎo)裂析譜專題的歐洲-地中海會議2007(Ⅰ)[J];分析試驗室;2009年08期

2 周南;周亢;丁圭吉;;關(guān)于激光誘導(dǎo)裂析譜專題的歐洲-地中海會議2007(Ⅱ)[J];分析試驗室;2009年09期

3 ;激光誘導(dǎo)腦電波[J];激光與光電子學(xué)進展;2009年06期

4 周政卓,邱明新,黃賽棠,畢琦秀,顧加O

本文編號：1021092