二次資源的回收利用是我國工業(yè)綠色、可持續(xù)發(fā)展的助推器。隨著工業(yè)的發(fā)展,金屬材料因其優(yōu)異的性能而被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。在金屬合金的加工與應(yīng)用過程中,每年都要產(chǎn)生大量的工業(yè)報廢制品、加工廢料及各類加工邊角廢料等。如何合理地利用這些二次資源已成為了中國促進工業(yè)綠色發(fā)展、構(gòu)建綠色制造體系的關(guān)鍵任務(wù)。而目前我國每年的所產(chǎn)生的金屬廢料規(guī)模、廢料的回收比例卻未見詳細(xì)準(zhǔn)確的統(tǒng)計報道;此外,金屬合金廢料由于重量等原因,常會將不同種類、不同成分的金屬合金混雜堆放,造成資源回收困難。因此,快速、簡便地對種類繁雜的金屬合金廢料進行識別、分類成為了二次資源循環(huán)利用的先決條件。激光誘導(dǎo)擊穿光譜（LIBS）是近年來發(fā)展快速的一種分析技術(shù),具有快速、全元素分析、實時、原位、遠(yuǎn)距離檢測等優(yōu)點,已廣泛應(yīng)用于塑料、土壤、肉類、鋼鐵等的識別研究,大多采用最小二乘判別分析法、簇類獨立軟模式、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支持向量機、隨機森林等算法來建立模型。LIBS采用激光能量為200 mJ來保證樣品的充分激發(fā)并盡可能的減少顆粒飛濺的影響。信號收集參數(shù)通過ICCD來設(shè)置,依據(jù)等離子體的時間演變特性設(shè)定采集延時5μs來避開韌致輻射和復(fù)合輻射產(chǎn)生... 

【文章來源】：北京有色金屬研究總院北京市

【文章頁數(shù)】：65 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１不同原子光譜、質(zhì)譜原理對比圖??ＬＩＢＳ的光譜通常包含著豐富的化學(xué)信息以及其它相關(guān)信息，不同類型樣品的所??ＬＩＢＳ

到樣品表面時，如果激??光的功率密度能夠高于材料的擊穿閾值（通常低于１?ＧＷ／ｃｍ２），激光聚焦點處的物??質(zhì)原子會吸收光子的能量，被瞬間加熱至高溫而解離；原子的外層電子逃逸形成自由??電子，自由電子在激光的作用下，會對原子進行碰撞轟擊；原子被轟擊將進行電離并??產(chǎn)生新的電子，這些電子繼續(xù)轟＿原子使之電離，就這樣形成雪崩效應(yīng)，使得大量原??子在短時間內(nèi)電離，最終形成大量高溫等離子體，因此，這種等離子體產(chǎn)生方式稱為??激光誘導(dǎo)等離子體（Ｌａｓｅｒ－ｉｎｄｕｃｅＰｌａｓｍａ，ＬＩＰ）?。圖１．２給出了激光誘導(dǎo)等離子體??演化周期示意圖［２２］。??Ｐｌａｓｍａ?ｌｉｆｅｔｉｍｅ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃｓ??Ｐｌａｓｍａ?ｉｇｎｉｔｉｏｎ?Ｔｈｅｒｍａｌ?ｖａｐｏｒｉｓａｔｉｏｎ?Ｐｌａｓｍａ?ｅｘｐａｎｓｉｏｎ?Ｅｌｅｍｅｎｔ?ｓｐｅｃｉｆｉｃ??ｅｍｉｓｓｉｏｎ??ＩＩＩ??Ｓｈｏｃｋ?ｗａｖｅ???＾?＊－—＾?］?１—＾?；???Ｓａｍｐｌｅ?Ｃｏｌｄ?ｐｌａｓｍａ??（ａ）?（ｂ）?（ｃ）?（ｄ）??圖１．２激光誘導(dǎo)等離子體演化周期示意圖??在激光脈沖作用結(jié)束后，等離子體將迅速向周圍擴散；隨著輻射和熱傳導(dǎo)作用的??進行，等離子體逐漸冷卻并衰減，在此期間，受激離子和原子從高能態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軕B(tài)，??輻射出一定頻率包含元素信息的離子線、原子線和分子線，據(jù)此來實現(xiàn)各元素的定性??定量分析。最終等離子體消失，樣品表面會形成剝蝕坑［２３］。??１．２．２激光誘導(dǎo)等離子體光譜分析??激光誘導(dǎo)等離子體包含著大量的受激發(fā)的離子、原子和分子，以及眾多自由電子，??如圖１．３所示。伴隨著高能級向低能級的躍遷，等離

?１文獻(xiàn)綜述???／?＼?／?？?Ｉ、Ｉ?？—?＞?Ａｔｏｍｓ，ｉｏｎｓ??？＂＾Ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ??＊?Ｆｒｅｅ?ｅｌｅｃｔｒｏｎｓ??圖１．３激光誘導(dǎo)等離子體內(nèi)部粒子組成圖??在等離子體中，輻射類型多樣，具體可以分為三種：??（１）軔致輻射，即自由電子在做熱運動時，與離子之間發(fā)生碰撞而產(chǎn)生的輻射。??（２）復(fù)合輻射，是離子在與自由電子作用后以光子來釋放能量輻射。??（３）特征輻射，是處于束縛態(tài)下的電子在能級躍遷時所產(chǎn)生的輻射，可生成線??狀的特征光譜。??ＬＩＢＳ光譜中的主要連續(xù)背景都是由前兩種輻射構(gòu)成，而特征輻射可以被用來獲??取實驗樣品中的組成成分信息＠１，因此需要明確區(qū)分兩種輻射。這兩種輻射在出現(xiàn)時??間和衰減率等方面有著較為明顯的區(qū)別。連續(xù)輻射主要出現(xiàn)在初期，其衰減較快，可??以持續(xù)幾十個納秒；之后特征輻射開始出現(xiàn)，且持續(xù)時間較長，可持續(xù)至上百個微秒。??因此，ＬＩＢＳ可以對信號采集延時和門寬進行設(shè)置，來避開連續(xù)輻射，采集盡可能多??的特征輻射［２５］。??對于收集到的等離子體輻射，利用某些特定譜線信息，結(jié)合已知數(shù)據(jù)庫中相應(yīng)譜??線參數(shù)，ＬＩＢＳ光譜就可以對等離子體的特征進行描述，為下一步利用化學(xué)計量學(xué)方??法進行分析識別提供支持。??１＊３基于ＬＩＢＳ的獻(xiàn)識別施及研??ＬＩＢＳ用來獲取收集待測物的“化學(xué)指紋”，近些年來得到了工業(yè)界的青睞［２６】。??ＬＩＢＳ被廣泛用于各類工業(yè)制品的識別分類，如礦石巖屑［２７，２８］、爆炸物殘渣［２９，３Ｑ］、生??物組織ｍ］、塑料岡、玻璃等［３３】。??然而，由于ＬＩＢＳ的瞬態(tài)特性，其靈敏度和精密度都不盡如人意，低于其他常用??原子發(fā)射光譜方法

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]激光誘導(dǎo)黃銅中Zn等離子體光譜的時間演化特性[J]. 王莉,傅院霞,徐麗,宮昊,楊浩.  吉林大學(xué)學(xué)報(理學(xué)版). 2020(01)
[2]激光誘導(dǎo)擊穿光譜結(jié)合GA-BP-ANN檢測爐渣中Ca[J]. 馬翠紅,馬云望.  激光與紅外. 2019(12)
[3]Over-sampling algorithm for imbalanced data classification[J]. XU Xiaolong,CHEN Wen,SUN Yanfei.  Journal of Systems Engineering and Electronics. 2019(06)
[4]近紅外光譜結(jié)合小波變換-隨機森林法快速定量分析甲醇汽油中甲醇含量[J]. 李茂剛,閆春華,薛佳,張?zhí)忑?李華.  分析化學(xué). 2019(12)
[5]基于XGBOOST的恒星光譜分類特征數(shù)值化[J]. 張梟,羅阿理.  光譜學(xué)與光譜分析. 2019(10)
[6]基于軌跡段DBSCAN的船舶軌跡聚類算法[J]. 江玉玲,熊振南,唐基宏.  中國航海. 2019(03)
[7]隨機森林算法研究綜述[J]. 呂紅燕,馮倩.  河北省科學(xué)院學(xué)報. 2019(03)
[8]中國原子光譜技術(shù)及應(yīng)用發(fā)展近況[J]. 杭樂,徐周毅,杭緯,黃本立.  光譜學(xué)與光譜分析. 2019(05)
[9]基于K-means的手肘法自動獲取K值方法研究[J]. 吳廣建,章劍林,袁丁.  軟件. 2019(05)
[10]我國廢舊金屬循環(huán)再生與利用[J]. 王鵬程.  中國資源綜合利用. 2019(01)

博士論文
[1]集成微區(qū)成像的LIBS系統(tǒng)實現(xiàn)及應(yīng)用研究[D]. 王華東.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2019
[2]激光誘導(dǎo)擊穿光譜增強特性及應(yīng)用研究[D]. 李業(yè)秋.吉林大學(xué) 2019

碩士論文
[1]激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)結(jié)合化學(xué)計量學(xué)方法在城市大氣顆粒污染源解析中的初步應(yīng)用研究[D]. 李楠.西北大學(xué) 2019
[2]基于優(yōu)化的xgboost模型的商業(yè)銀行電話營銷效果分析[D]. 徐彬心.蘭州大學(xué) 2017
[3]基于K-means算法及層次聚類算法的研究與應(yīng)用[D]. 喬端瑞.吉林大學(xué) 2016
[4]基于改進的GBDT算法的乘客出行預(yù)測研究[D]. 王天華.大連理工大學(xué) 2016
[5]基于PCA算法的人臉識別系統(tǒng)研究[D]. 張利芳.中北大學(xué) 2015
[6]K-means聚類方法的改進及其應(yīng)用[D]. 李薈嬈.東北農(nóng)業(yè)大學(xué) 2014
[7]基于激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)的巖屑識別方法研究[D]. 田野.中國海洋大學(xué) 2013
[8]X射線熒光光譜分析法在鎢礦檢測中的應(yīng)用與研究[D]. 徐晶.江西理工大學(xué) 2012



本文編號：3115876