【摘 要】
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本文采用理论分析和实验研究相结合的方法,基于飞秒激光等离子体丝诱导击穿光谱技术（femtosecond filament induced breakdown spectroscopy,FIBS）对铝合金样品中的Mn元素进行定量分析并分类识别铝合金样品,研究在等离子体丝不同位置的定量分析规律和分类能力,证明FIBS在微量元素定量分析和铝合金分类方面的优势,本文的研究结果对实现工业现场的铝合金快速检测
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本文采用理论分析和实验研究相结合的方法,基于飞秒激光等离子体丝诱导击穿光谱技术（femtosecond filament induced breakdown spectroscopy,FIBS）对铝合金样品中的Mn元素进行定量分析并分类识别铝合金样品,研究在等离子体丝不同位置的定量分析规律和分类能力,证明FIBS在微量元素定量分析和铝合金分类方面的优势,本文的研究结果对实现工业现场的铝合金快速检测和识别提供实验和理论依据。以下为本论文的主要工作:首先,建立FIBS实验测量系统,选择不同焦距的聚焦透镜在空气中形成飞秒激光等离子丝来研究焦距对等离子体丝的影响,再使用飞秒激光等离子体丝烧蚀铝合金标准样品得到光谱的时间演化和空间演化,分析Mg I 383.83 nm、Al I 396.15 nm和Mn I 403.31 nm谱线强度的时间演化和空间演化以及Al等离子体电子密度的时间演化和空间演化。其次,采用飞秒激光等离子体丝诱导击穿光谱技术,通过改变聚焦透镜与靶材表面之间的距离对铝合金中Mn元素进行定量分析。研究在等离子体丝不同位置Mn I 403.31 nm的光谱稳定性和定标曲线,以及等离子体丝不同位置对定量分析结果的影响,得到等离子体丝区域的定量分析能力优于等离子体丝前后区域这一结论。最后,采用FIBS对五种铝合金样品进行分类,并优化分类参数,研究等离子体丝不同位置主成分分析的结果以及训练集百分比对分类准确率的影响,分别使用支持向量机和K近邻法与主成分分析结合在等离子体丝不同位置对铝合金进行分类识别。结果表明,主成分分析结合支持向量机的识别精度高于主成分分析结合K近邻法所获得的识别精度,并且等离子体丝区域识别准确率高于等离子体丝前后区域。
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