激光誘導(dǎo)擊穿光譜（簡稱LIBS）技術(shù)是一種新興的物質(zhì)元素檢測技術(shù)。該技術(shù)無需樣品前處理或只需簡單處理,適用于固、液、氣等各種形態(tài),包括各種導(dǎo)體、非導(dǎo)體和耐高溫的材料,操作簡單,分析快速,可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線測量�；谝陨现T多優(yōu)點(diǎn)和通用性,LIBS也被稱為“萬能”檢測技術(shù),在工業(yè)生產(chǎn)控制、環(huán)境檢測、航空航天等很多領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。針對目前市場上對LIBS儀器的需求增長,實(shí)驗(yàn)或商用的LIBS系統(tǒng)主要依賴進(jìn)口產(chǎn)品的現(xiàn)狀,本論文設(shè)計(jì)并搭建了一套以CCD為探測器的高分辨光纖光譜儀為基礎(chǔ)的LIBS檢測儀器,探討了利用反卷積算法來重構(gòu)光譜以提高光通量的方法。本論文首先介紹了LIBS技術(shù)的應(yīng)用和優(yōu)缺點(diǎn),以及目前國內(nèi)外LIBS測量儀器的發(fā)展?fàn)顩r。在對激光誘導(dǎo)等離子體的產(chǎn)生機(jī)理及演化過程的理論分析中,對影響等離子體發(fā)射光譜強(qiáng)度的主要因素進(jìn)行了分析,為LIBS相關(guān)實(shí)驗(yàn)參數(shù)的選擇及數(shù)據(jù)分析奠定了理論基礎(chǔ)。在儀器研發(fā)方面,詳細(xì)介紹了LIBS系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成及各元器件的選取方法,設(shè)計(jì)了高分辨率光譜儀的光路和數(shù)據(jù)采集及控制電路,提出了采用元素自身光譜輔助定標(biāo)的精細(xì)波長定標(biāo)方法。探討了兩種基于算法的光譜數(shù)據(jù)的處理方法:... 

【文章來源】：上海交通大學(xué)上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：86 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

等離子體產(chǎn)生過程示意圖（箭頭代表激光脈沖，長度表示脈沖持續(xù)時(shí)間，代表自由電子，代表離子，代表原子，代表分子，*代表激發(fā)分子）

圖 2-2 等離子體能級轉(zhuǎn)換圖Fig.2-2 Energy level conversion of plasma離子體演化的不同階段具有不同的輻射特點(diǎn)。形成初期以韌致輻射境致使等離子體中自由電子密度急速增大，各種各態(tài)的粒子運(yùn)動(dòng)劇能級的分子、離子、原子等就會(huì)向低能級躍遷，發(fā)射出很強(qiáng)的連續(xù)等離子體在膨脹之后，由于和外界環(huán)境之間存在較大溫差，會(huì)很快冷和復(fù)合輻射在此階段占主導(dǎo)地位。此時(shí)，連續(xù)光譜衰減迅速，原子明顯可辨，采集到的光譜信噪比增大。大量研究發(fā)現(xiàn)，將光譜采集制在 2-4us，可以獲得較好的光譜信噪比[33]。論上研究等離子體形成及其光學(xué)性質(zhì)是通過建立相關(guān)的模型來進(jìn)行地理解等離子體形成和演化的現(xiàn)象以及分析光譜發(fā)射信號(hào)的產(chǎn)生，應(yīng)該能夠準(zhǔn)確地預(yù)測發(fā)射輻射的光譜分布，其預(yù)測結(jié)果可以由實(shí)驗(yàn)經(jīng)過不斷的改進(jìn)，現(xiàn)有的一些模型已經(jīng)能較好的預(yù)測溫度，電子密機(jī)制（碰撞或 stark 效應(yīng)），等離子體溫度的時(shí)間演變。原子，離子等離子體頻譜的空間和時(shí)間分布[34],[35]等模型提供了將觀察到的光

上海交通大學(xué)碩士學(xué)位論文強(qiáng)度的影響因素激光單脈沖能量、脈沖寬度、脈沖重復(fù)頻率等都IBS 的產(chǎn)生和激光聚焦時(shí)的瞬間熱效應(yīng)有關(guān)，所以對光譜的信號(hào)影響較大，只有在某些特殊情況，躍遷能級之間出現(xiàn)諧振時(shí)，產(chǎn)生的光子吸收作用影響[37]，這一效應(yīng)也被應(yīng)用于選擇特殊的激光波研究表明，當(dāng)激光脈沖的寬度保持不變時(shí)，光譜的增大而變強(qiáng)。以李瀾課題組研究激光強(qiáng)度對銅的[38]，實(shí)驗(yàn)中激光器波長 1064nm，脈寬 10ns，樣量增大時(shí)，觀察到各譜線強(qiáng)度也會(huì)跟著變強(qiáng)，但，譜線強(qiáng)度會(huì)趨于穩(wěn)定，最后反而會(huì)變?nèi)�，如圖

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]金屬材料成分分析方法探討[J]. 李軍.  中國高新技術(shù)企業(yè). 2015(13)
[2]532和1064nm激光的水下LIBS探測對比研究[J]. 宋矯健,田野,盧淵,李穎,鄭榮兒.  光譜學(xué)與光譜分析. 2014(11)
[3]土壤重金屬鉛元素的X射線熒光光譜測量分析[J]. 張榮,張玉鈞,章煒,陳東,余曉婭,高彥偉.  光譜學(xué)與光譜分析. 2013(02)
[4]應(yīng)用于LIBS的CCD光譜測量系統(tǒng)[J]. 馮為蕾,王福娟,曾萬祺,黃國樑,王自鑫,周建英,蔡志崗.  激光與光電子學(xué)進(jìn)展. 2013(01)
[5]微型光纖光譜儀的波長定標(biāo)分析[J]. 武傳龍,馮國英,韓旭,姜海濤,歐群飛,王建軍,李密.  激光技術(shù). 2012(05)
[6]光柵光譜儀狹縫寬度對譜線圖樣影響的研究[J]. 楊佳威,宣迪凱,夏雪琴.  科技視界. 2012(15)
[7]金屬材料成分分析方法現(xiàn)狀與趨勢[J]. 李大為.  工業(yè)設(shè)計(jì). 2012(03)
[8]各種金屬材料成分分析方法現(xiàn)狀與趨勢[J]. 趙黎鋒.  科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào). 2012(05)
[9]ZnO溫度傳感器光譜監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J]. 葉必卿,汪飛,隋成華,鄢波,石文淵.  中國激光. 2011(07)
[10]激光誘導(dǎo)擊穿光譜法分析不銹鋼中金屬元素[J]. 陸運(yùn)章,汪家升,喬?hào)|坡,鄭劍杰,唐瑩.  冶金分析. 2010(07)

碩士論文
[1]基于微型光纖光譜儀的LIBS測試儀器的研究[D]. 謝海振.浙江大學(xué) 2008
[2]全自動(dòng)生化分析儀用分光光度計(jì)的研究[D]. 霍建偉.中國科學(xué)院研究生院（長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所） 2002



本文編號(hào)：3495461