【摘要】：激光誘導擊穿光譜(Laser-Induced Breakdown Spectroscopy,LIBS)通過強脈沖激光燒蝕樣品表面激發(fā)出等離子體,然后探測等離子體的發(fā)射譜線,是一種可以對樣品可探測的所有元素同時分析的測量技術。LIBS技術具有測試快速、多元素同時分析、支持在線測量以及遠程測量等優(yōu)點,是近年來發(fā)展迅速的一種測量技術,在鋼鐵、水泥以及水質監(jiān)測等領域已經(jīng)有了很多研究進展和相關應用。煤質檢測領域中由于煤種類繁多,成分復雜,且對各類工業(yè)指標分析結果要求較高,傳統(tǒng)檢測方法所需的時間及資金成本較大,目前市面上還沒有較好的快速煤質分析儀器。LIBS煤質分析儀可以對生產(chǎn)線上的煤類產(chǎn)品進行元素成分和工業(yè)指標的智能、快速監(jiān)測分析,對提高生產(chǎn)效率具有很大幫助,有很大的應用價值。針對LIBS在煤質檢測行業(yè)的應用目標,本文從原理出發(fā),結合實際應用,實現(xiàn)了 LIBS快速煤質分析儀的樣機研發(fā),并且進行了實地測試,滿足國家相關標準和要求。研究工作主要包括:(1)根據(jù)煤成分復雜的特點,提出采用偏最小二乘法建立煤的工業(yè)指標預測模型,分析了影響LIBS測量光譜穩(wěn)定性及重復性的幾種因素;(2)設計和研制了一套基于光晶格實驗中的激光相位鎖定系統(tǒng),分析了激光相位對光晶格中原子對比度的影響;(3)研究不同光路結構對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響,選擇合適器件和最佳結構進行設計制作,完成了分析儀整體機箱以及相關模塊的裝配;(4)完成實驗室測試并前往山西進行現(xiàn)場測試,測試結果均達到國家標準。本論文中LIBS激光煤質分析儀的實現(xiàn),為煤質快速在線檢測提供一種新的方法,也為LIBS的相關應用奠定了一定的理論基礎。圖50幅,表5個,參考文獻68篇。
【學位授予單位】：西安工程大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：O657.3;TQ533
【圖文】：

西窩工程大學碩士學位論文逡逑優(yōu)勢．？該技術能實現(xiàn)快速同時分析。逡逑限制：無法對Ｃ、Ｈ等輕元素進行分析，且測量精度和靈敏度不高＞逡逑（３）中子活化瞬發(fā)丫射線分析法。該技術原理是熱中子或快中子打在原子核上被其逡逑吸收，并放出ｙ光子，由于每種核素發(fā)射出的ｙ射線都是特定的，通過分析計算Ｙ射逡逑線的強度和能量可以得出被測物質中的核素種類和含量。逡逑優(yōu)勢：該技術要用于測定煤質的灰分，可工業(yè)現(xiàn)場連續(xù)測試。逡逑限制：逡逑１）其測量結果受煤中高原子序數(shù)元素（如Ｆｅ）含量波動影響較大；逡逑２）放射源的保養(yǎng)及日常護理難度較高，屒全隱患大，維護費用高；逡逑３）適用于大型煤炭研究生產(chǎn)領域，難以廣泛被相關企業(yè)接受。逡逑

逡逑基于激光誘導的不同材料的分類，ＬＩＢＳ光譜有很多重要的應用，包括：工業(yè)控逡逑制［３＿５］、環(huán)境診斷柯、生物醫(yī)學［８—１１］、安全［１２＿１３］、歷史文化遺產(chǎn)［１４—１５］、法ｇ［１６４７］等等＊逡逑對于工業(yè)應用，主要利南ＬＩＢＳ快速、遠距離以及在線檢測等優(yōu)點，例如鋼水檢測、逡逑水泥檢測等；對于環(huán)境診斷，則利用了邋ＬＩＢＳ對樣品制備要求低以及可以制作小型手逡逑持式設備，便于現(xiàn)場測試的優(yōu)點，例如水質監(jiān)測、垃圾分類檢測等；對于生物Ｅ學，逡逑和文物鑒定來說，利用了邋ＬＩＢＳ多元素同時分析以及對樣晶損傷小的優(yōu)點；對于安全逡逑監(jiān)測，貝＿用了邋ＬＩＢＳ快速以及遠距離檢測的優(yōu)點。在不同的應用場景，有一些近年逡逑來流行的建模算法，例如基于數(shù)據(jù)維度降低的主成分分析法（ＰＣＡ）邋［１８？］，神經(jīng)網(wǎng)絡逡逑（Ｓｅｌｆ－Ｏｒｇａｎｉｚｉｎｇ邋Ｍａｐｓ－ＳＯＭ）邋［２１］以及偏最小二乘喊＿邋（ＰＬＳ）等等》逡逑針對ＬＩＢＳ可以遠距離、接觸式測試的特點，可以將ＬＩＢＳ檢測技術應用在傳逡逑統(tǒng)檢測方法無法實現(xiàn)的應用場最中？■例如對鋼水的實時檢測、在核工業(yè)中對核燃料的逡逑檢測，甚至美面對火星的探測中也用到了邋ＬＩＢＳ探測技術。逡逑ｈｏｕｓｉｎｇ逡逑

ＬＨ邋）／ｌ＼邋ｍｍｉｍ邋ｍｍｉ逡逑ｐｌｉ＾ｙ邋＼邐丨＿總夬~|}0：修；逡逑圖１－３核工業(yè)中核燃料的ＬＩＢＳ檢測示例逡逑如圖１－４所示，在文物鑒定以及考古發(fā)現(xiàn)方面，ＬＩＢＳ憑借其對樣品幾乎完成可逡逑以無損檢測、多元素同時分析以及快速檢測的優(yōu)勢，可以直接應用于考古以及文物鑒逡逑定現(xiàn)場，直接完成測試。通過得到的ＬＩＢＳ光譜不但能夠直接提取出樣品元素的組成逡逑信息，還可以通過不＿元素之間的比例關系得到Ｅ多其他信息，例如文物可能所屬的逡逑時代等。逡逑■邋Ｉ邋＼邋ｆ逡逑４２２４邋ｉ邋ｔ邋ｈ逡逑ＨｉＪ－邋＾邋Ｐ逡逑＾邐Ｖ邐３００邐３３０邐３６０邐３９０邐４２０邐４５０邐４８０邐５１０邐５４０邐５７０邐６００逡逑＂｛ＳＶ邐ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ邋［ｎｍ］逡逑圖１－４文物考古中ＬＩＢＳ檢測示例逡逑最早在１９９９到２００１年間，布爾锘大學和威爾士斯旺西大學的研究團隊使用ＬＩＢＳ逡逑技術在牙齒相關應用發(fā)表了多篇文章［２３＿２５］，他們使用ｌ0６４ｎｍ的納秒級激光器對牙齒逡逑４逡逑

【參考文獻】

相關期刊論文 前8條

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本文編號：2774097