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AvaLIBS激光诱导击穿光谱测量系统是怎样进行材料分析的

点击次数:566 发布时间:2019-01-16

激光诱导等离子光谱(LIPS)或者更常见的叫法激光诱导击穿光谱(LIBS)是一种原子发射光谱,它使用脉冲激光器作为激发源。激光脉冲(典型值10 ns)聚焦到被测物体的表面,使被测材料表面的激光功率密度超过1 GW/cm2。在如此之高的激光功率密度作用下,被测材料表面就会有几微克的物质被喷射出来同时材料表面还会产生寿命很短但亮度很高的等离子体,其瞬间温度可达10,000 ºC 。冷却过程中,处于激发态的原子和离子从高能态跃迁到低能态,并发射出具有特定波长的光辐射。

AvaLIBS激光诱导击穿光谱测量系统,可以对固体、液体、气体中元素做快速定性定量分析。AvaLIBS的光谱分析范围是200-1070 nm,光学分辨率0.1nm(FWHM),检测灵敏度达到ppm级。

AvaLIBS可以直接对材料进行分析,而不需要对材料做任何预处理。但如果样品表面涂覆有其它物质(比如氧化的或者涂层的钢材)时,则要用激光先把样品表面的涂层清理干净。激光清除过程的效率取决于材料种类及激光能量。此外,激光等离子体所产生的超声波对去除半流体或者粘性污物有非常好的效果。例如,可以分析表面裹有几厘米厚OH矿泥的金属。

AvaLIBS做过标定后就可以对基体材料中的微量元素进行定量分析,比如分析钢材中的铬,铝合金中的镁,玻璃中的铁,硫酸铜中的铜等。标定时要使用经过鉴定的样品材料,这个样品材料与被测材料具有相同的基体,但含有不同含量的被分析元素。在分析时通常采用所谓的“内部标准化”的过程,即把被分析元素的谱线强度和基体材料的谱线强度进行比较,这样就可以减少由于激光的脉冲 - 脉冲能量不一致性所导致的等离子体条件变化对测量结果的影响。AvaLIBS测量的灵敏度与许多因素有关:分析元素和基体材料的结合方式,测量距离,以及是否需要遥测等。测量结果的正确性可优于10%,精度可优于5%。

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