本文關(guān)鍵詞：鐵合金等離子體的時空特性研究

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【摘要】：在鋼鐵合金冶煉過程中,實時監(jiān)測各個環(huán)節(jié)合金成分變化尤其是非金屬C含量的變化,對調(diào)控冶煉過程提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量有重要意義。激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)(Laser-induced Breakdown Spectroscopy:LIBS)是一種利用激光誘導(dǎo)激發(fā)并產(chǎn)生等離子體并發(fā)射光譜技術(shù),根據(jù)等離子體中不同元素發(fā)射特定波長的光譜信號進行化學(xué)組成的分析技術(shù)。應(yīng)用的過程能無需對樣品進行處理,樣本的物理狀態(tài)并不影響LIBS的應(yīng)用,并且可以做到無損檢測快速分析,近年在來冶金行業(yè)試探性的工程應(yīng)用。但是LIBS現(xiàn)在存在測量穩(wěn)定性弱,重復(fù)性差的缺點,尤其在鐵合金冶煉過程中,C元素含量的測量存在很大困難。以往主要從改變測量條件,提高檢測設(shè)備精度等方面來尋求解決問題。這個過程中忽略了光譜信息是由等離子體輻射產(chǎn)生,而等離子體是一個復(fù)雜的非線性過程,除了與激光、緩沖氣體的諸多性質(zhì)有關(guān)外,還與樣品的物理化學(xué)特性密切相關(guān)。本文首先通過研究激光與鐵合金的相互作用的過程、等離子體產(chǎn)生演變過程,發(fā)現(xiàn)等離子體存在時間空間的不均性;并從等離子體結(jié)構(gòu)出發(fā)分析了等離子體產(chǎn)生到消亡的整個過程及譜線產(chǎn)生的物理機制,提出了等離子體診斷的方法,并且給出了等離子體密度與等離子溫度的計算和優(yōu)化方法。其次研究了激光誘導(dǎo)固態(tài)與熔融態(tài)鐵合金的時空特性,致力于如何提高激光誘導(dǎo)擊穿光譜對鐵合金等離子體的分析能力。通過實驗測量誘導(dǎo)鐵合金產(chǎn)生的等離子體時間與空間分辨光譜,并對鐵合金等離子體中C元素的特征譜線的信噪比的時空特性進行了分析,鐵合金等離子體的電子密度與電子溫度的時空分布進行了研究。同時分析比較了固態(tài)鐵合金與熔融態(tài)鐵合金等離子體的電子密度與溫度,并對差異進行分析,為冶金在線監(jiān)測提供指導(dǎo)。最后還對影響光譜測定的自吸收效應(yīng)進行分析。研究了等離子時空分布自吸收效應(yīng)演化特性從而對LIBS鐵合金中非金屬C元素的測量提供實驗指導(dǎo)。得到了實驗測量的最佳觀測時間和觀測位置以及影響因素,最終為工程應(yīng)用提供了指導(dǎo)。最后總結(jié)工作并提出了在此基礎(chǔ)上的展望。
【關(guān)鍵詞】：鐵合金 激光誘導(dǎo)等離子體 光譜 電子密度 等離子體溫度 自吸收效應(yīng)
【學(xué)位授予單位】：長春工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TF63;TN249
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 緒論8-13
• 1.1 鐵合金等離子體時空特性研究的背景及意義8-9
• 1.2 等離子體在LIBS測量中局限性分析9-10
• 1.3 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀10-11
• 1.4 本文的研究內(nèi)容11-12
• 1.5 本章小結(jié)12-13
• 第二章 激光誘導(dǎo)鐵合金等離子體時空不均勻性研究13-29
• 2.1 激光燒蝕鐵合金等離子體產(chǎn)生機理13-14
• 2.2 激光誘導(dǎo)鐵合金等離子體時空不均勻性分析14-16
• 2.2.1 鐵合金等離子體的時間演變14-15
• 2.2.2 鐵合金等離子體的空間分布15-16
• 2.3 鐵合金等離子體物理參數(shù)不均勻性診斷16-25
• 2.3.1 等離子體譜線輻射16-17
• 2.3.2 等離子體電子密度17-19
• 2.3.3 等離子體溫度19-22
• 2.3.4 激光誘導(dǎo)等離子體的局部熱平衡分析22-23
• 2.3.5 局部熱平衡等離子體對碳元素譜線影響23-25
• 2.4 鐵合金中LIBS定量分析25-28
• 2.4.1 存在標樣情況下的LIBS分析25-26
• 2.4.2 無標樣LIBS算法26-28
• 2.5 本章小結(jié)28-29
• 第三章 激光誘導(dǎo)等離子體的時空分辨特性研究29-46
• 3.1 實驗裝置29-30
• 3.2 等離子體光譜的時空分辨發(fā)射光譜的測定30-34
• 3.2.1 等離子體光譜的時間分辨發(fā)射光譜30-31
• 3.2.2 等離子體光譜的空間分辨發(fā)射光譜31-32
• 3.2.3 特征譜線的信噪比隨時間演化32-34
• 3.3 激光誘導(dǎo)鐵合金等離子體溫度與電子密度的時空演化特性34-40
• 3.3.1 等離子體電子密度的時空演化特性34-37
• 3.3.2 等離子體電子溫度的時空演化特性37-39
• 3.3.3 無標樣LIBS分析結(jié)果39-40
• 3.4 激光誘導(dǎo)鐵合金熔液等離子體光譜分析40-42
• 3.5 熔融態(tài)鐵合金等離子體特性研究42-45
• 3.5.1 熔融鐵合金等離子體溫度特性42
• 3.5.2 固態(tài)與熔融鐵合金等離子體電子密度42-44
• 3.5.3 無標樣LIBS分析結(jié)果44-45
• 3.6 本章小結(jié)45-46
• 第四章 等離子體時空特性對C自吸收的影響46-53
• 4.1 等離子體自吸收效應(yīng)評價方式46-48
• 4.2 C元素自吸收隨時空的演化48-50
• 4.3 脈沖激光能量對自吸收的影響50-51
• 4.4 定量分析51-52
• 4.5 本章小結(jié)52-53
• 第五章 總結(jié)與展望53-55
• 致謝55-56
• 參考文獻56-62
• 作者簡介62
• 攻讀碩士學(xué)位期間研究成果62

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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：945588