偏振分辨激光誘導(dǎo)擊穿光譜(PRLIBS)以其低成本壓制背景的特點在LIBS降低檢測限上有著重要意義,但是理論上的爭議和信背比改善效果不穩(wěn)定限制了其應(yīng)用前景。為深入分析等離子體產(chǎn)生偏振特性的原理和PRLIBS信背比的改善效果,采用1 064 nm納秒脈沖激光器和光纖光譜儀對鋁鐵合金樣品進行了偏振分辨LIBS的信背比改善效果及偏振原理的探索性實驗。通過對輻射能量的估算,大膽地推測軔致輻射在背景輻射中的占比是由大變小的,并據(jù)此解釋了背景輻射強度在時間上的變化。通過改變能量密度、檢偏角度、探測角、延時時間、積分時間等因素,采集光譜強度和波長數(shù)據(jù)、計算偏振度和信背比,觀察到鋁鐵合金的等離子體光譜中背景譜和分立譜均有偏振且存在偏振度和偏振方向的差異,發(fā)現(xiàn)偏振LIBS改善信背比的效果與實驗參數(shù)包括能量密度、延時時間、檢偏角度以及波長有關(guān)。PRLIBS信背比關(guān)于能量密度的變化與一般LIBS類似,在能量較大時會趨于飽和。檢偏角度會影響信背比大小,與光譜的偏振方向和偏振度有關(guān),推導(dǎo)了信背比改善效果關(guān)于偏振度、檢偏角度、偏振方向夾角的公式。在波長上連續(xù)譜偏振度趨勢較為穩(wěn)定而分立譜偏振度隨光譜強度增大而減小。...

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圖1實驗裝置系統(tǒng)圖

實驗裝置系統(tǒng)如圖1所示,采用波長1064nm、脈寬7ns、重復(fù)頻率1～10Hz的Nd∶YAG激光器(BeamtechOptronicsCo.,Ltd.,Beijing,Dawa-300,0～300mJ)作為激發(fā)光源,激光脈沖經(jīng)由反射鏡反射,通過透鏡....

圖2有無偏振分辨下鋁鐵合金的光譜

如圖2所示為能量密度20J·cm-2,延時0.2μs下有偏振和無偏振的鋁鐵合金等離子體370～410nm范圍的光譜,可以看出由于檢偏器的過濾,光譜整體上都有3倍左右的削弱,背景譜受到了極大壓制,最弱處接近于零,但未顯現(xiàn)可能隱藏的分立譜。以FeⅠ407.123....

圖3光譜強度和信背比提升效果與檢偏角度的關(guān)系

其中Imax和Imin各表示檢偏器與偏振光的偏振方向平行和垂直時的等離子體光譜強度。如圖3所示為波長396.15nm處AlⅠ譜線,能量密度10J·cm-2左右,延時0.5μs,曝光時間30μs,檢偏器每旋轉(zhuǎn)20°一次記錄的光譜相對強度和信背比,圖中光譜強度和信....

圖6波長上偏振度與信背比改善效果

圖5波長上偏振度變化趨勢和對應(yīng)的光譜強度連續(xù)譜與分立譜產(chǎn)生偏振原理不同,連續(xù)譜中復(fù)合輻射和軔致輻射的變化趨勢也不相同,因此可能存在偏振度差值的極值點,即信背比的極值點,那么延時與積分時間對偏振度和信背比可能是有影響的。如圖7所示為能量密度25.3J·cm-2延時0～....

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