【摘要】：天然的石英質(zhì)玉石具有豐富多彩的顏色,而玉石中的顏色富集現(xiàn)象主要與其中的鐵等微量元素的分布有關(guān)。因此,通過研究玉石樣品鐵等微量致色元素的分布及含量,對于判斷玉石樣品的寶石學特征、種屬和商業(yè)價值具有重要意義,可將研究結(jié)果應(yīng)用于玉石鑒定等領(lǐng)域。本文將利用激光誘導擊穿光譜技術(shù)(LIBS)對天然玉石進行元素分布掃描成像分析。LIBS技術(shù)由于其自身裝置的特點,在對玉石進行元素分布分析時,不需要或者只需要對樣品稍微進行處理,也不需要對樣品進行隔離真空處理,并且由于實驗裝置比較簡單,可實現(xiàn)實時和原位檢測,降低了玉石樣品元素分布成像分析的難度及成本。當采用單脈沖LIBS技術(shù)對玉石樣品中的微量元素進行分布成像分析時,檢測靈敏度較低,為了能夠提高檢測靈敏度,提高元素分布成像分析的質(zhì)量,可采用雙脈沖LIBS進行增強。本文實驗所采用的再加熱正交雙脈沖激光誘導擊穿光譜技術(shù)是比較適合用于提高元素檢測靈敏度的方式,采用正交的脈沖形式能夠避免與樣品表面平行的激光束直接燒蝕樣品,對樣品造成額外損傷。本研究首先分別獲取單脈沖LIBS和雙脈沖LIBS的微量元素Fe相對應(yīng)特征譜線的發(fā)射光譜信號時域圖,通過對比,得到雙脈沖LIBS相較于單脈沖LIBS在本實驗條件下可獲得約8倍的信背比改善。再通過對雙脈沖間的脈沖間隔、激光能量等因素對原子信號強度的影響進行研究,記錄下能夠獲得最佳強度效果的實驗條件。隨后在最佳的實驗條件下,對天然玉石樣品表面36mmⅹ10mm范圍內(nèi)進行了二維元素掃描分析,并通過自行開發(fā)的軟件,獲得了玉石樣品表面(燒蝕坑洞直徑約為30μm)的微量元素Fe的二維分布圖。實驗結(jié)果表明:通過再加熱正交雙脈沖激光誘導擊穿光譜技術(shù),可以有效地檢測天然玉石樣品中的鐵、銅等微量元素。并且,相比于單脈沖激光誘導擊穿光譜技術(shù),在相同的樣品損傷條件下,可提高檢測靈敏度。該技術(shù)不僅可以實現(xiàn)玉石樣品的表面元素分布分析,為玉石鑒定提供參考,還可以應(yīng)用于其他固體樣品的二維元素分布掃描成像分析,具有較好的應(yīng)用價值。
【圖文】：

素 α的質(zhì)量百分比，nα表示元素 α的粒子總數(shù)，μα表示元素 α的相以上的有標 LIBS 和 CF-LIBS 算法可對樣品進行定量分析，由特征元素濃度信息。而由這兩種算法可以看出，元素濃度大小與特征譜系，一般對于樣品的某一區(qū)域，所對應(yīng)樣品某一檢測元素的特征譜域的該元素濃度越高。誘導擊穿光譜（LIBS）技術(shù)的基本原理如圖 2-1所示。由激光器發(fā)激光，通過凸透鏡聚焦到分析樣品上，聚焦產(chǎn)生高溫，對樣品進行樣品在高溫下瞬間氣化，形成一團由原子、電子、離子組成的氣態(tài)的持續(xù)激發(fā)后，該氣態(tài)物質(zhì)形成激光等離子體[43,44]。進而不斷輻射輻射光譜中具有由樣品所包含的原子或離子能級躍遷發(fā)射出的特征子體附近區(qū)域安置透鏡對該輻射光譜進行收集，并使用分光技術(shù)識線，獲取樣品的組成成分及濃度信息，從而對檢測樣品做相應(yīng)的光

圖 2-2 激光等離子體擴散分布圖體區(qū)：如圖 2-2所示在靠近樣品燒蝕區(qū)附近的度高，溫度也高，所以粒子間的碰撞十分劇烈光譜為連續(xù)光譜。體區(qū)：如圖 2-2所示在熱等離子體區(qū)的外圍即區(qū)向外擴散，并迅速降溫形成的。在該區(qū)域內(nèi)態(tài)的物質(zhì)。在該區(qū)域內(nèi)的原子及離子將從高能射出具有特征波長的特征譜線[49,50]。波區(qū)：由于激光等離子體溫度很高，，將在等離離子體的最外層產(chǎn)生高壓沖擊波[51-53]，形成高沖擊，將形成燒蝕坑洞。集等離子體的發(fā)射光譜對物質(zhì)進行分析，其遷發(fā)射出的特征譜線具有物質(zhì)組分信息，是
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：O657.3;TS933.21

【參考文獻】

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本文編號：2629864