【摘 要】
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激光诱导击穿光谱技术（laser induced breakdown spectroscopy,简称LIBS）是一种根据收集激光作用靶材产生的等离子体光谱信息并分析,从而达到快速获取信息的一种检测技术,最近在元素定量分析方面成为热门的研究方向。本文展开了空间约束结合毫秒激光的工作,对等离子体的特性进行分析讨论,等离子体光谱强度变大,稳定性提升,说明了空间约束能够大幅度升高ms-LIBS探测精度和实
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激光诱导击穿光谱技术（laser induced breakdown spectroscopy,简称LIBS）是一种根据收集激光作用靶材产生的等离子体光谱信息并分析,从而达到快速获取信息的一种检测技术,最近在元素定量分析方面成为热门的研究方向。本文展开了空间约束结合毫秒激光的工作,对等离子体的特性进行分析讨论,等离子体光谱强度变大,稳定性提升,说明了空间约束能够大幅度升高ms-LIBS探测精度和实验重复性,满足元素的快速检测。毫秒激光诱导铝等离子体在不同约束板间距下均有光谱增强,当平板约束板间距为4.5mm时约束效果最好,烧蚀坑最深,最大增强因子为4.94。在固定约束板间距4.5mm后,选取了8个不同能量并计算各条特征谱线的增强因子,讨论了有无约束条件下不同激光能量的烧蚀坑形貌变化,并对有无空间约束条件下不同能量的等离子体电子温度电子密度进行了计算。最后表明,由于能量逐渐变大,烧蚀坑的表面积逐渐变大,等离子体的电子温度和密度都有升高。在此基础上对毫秒激光诱导铝等离子体的自吸收效应进行了讨论与研究,引入了光学薄判据以及自吸收系数SA,求解出有无约束条件下自吸收系数随激光能量的变化。根据求得的自吸收系数对特征谱线的强度重新校正,结果表明,自吸收系数SA由于激光能量的不断变大而渐渐变小,自吸收程度变大;经过校正后的强度值与理论强度值吻合,自吸收系数法能够达到光谱校正的目的。最后进行平板空间约束毫秒激光烧蚀铝合金等离子体中Fe元素定量分析计算,有无平板空间约束下ms-LIBS对Fe元素Fe Ⅰ 345.99 nm,Fe Ⅰ 369.51 nm定标曲线的RSD值分别为0.828%、0.902%和3.592%、5.824%。利用传统定标方法和SVM对铝合金标样中的Fe元素建立ms-LIBS定标模型,结果表明,采用SVM方法得到有无平板空间约束下ms-LIBS对Fe元素的定标模型的拟合相关系数R2、RMSEC、RMSEP和ARE分别为0.989、0.053wt.%、0.032wt.%、3.125%和0.967、0.105wt.%、0.044wt.%、7.268%。ms-LIBS结合SVM方法能够大幅度提高ms-LIBS的定量分析精度和实验重复性,满足铝合金的痕量元素快速检测。通过对空间约束ms-LIBS的分析研究,揭示了光谱增强的物理机制,提出了提高光谱稳定性以及定量分析准确性的分析方法,为LIBS技术的实际应用提供理论和实验支持。
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