基于微型光纖光譜儀的LIBS測(cè)試儀器的研究.pdf

1、激光誘導(dǎo)等離子體光譜(Laser-Induced Plasma Spectroscopy，LIBS)是近幾年逐漸興起的一種廣譜檢測(cè)技術(shù)，它是原子發(fā)射光譜的一種。到目前為止，LIBS技術(shù)是所知的唯一能夠在任何環(huán)境下檢測(cè)所有元素的光譜的技術(shù)；同時(shí)也可檢測(cè)各種處于固體、液體、粉末、氣體形式的樣品形式。同時(shí)LIBS技術(shù)還有測(cè)量速度快、可遠(yuǎn)程非接觸測(cè)量、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成簡(jiǎn)單等很多優(yōu)點(diǎn)?；贚IBS技術(shù)很多的優(yōu)點(diǎn)和通用性，有人稱之為“萬能”的檢測(cè)技術(shù)；

2、在2004年的一篇片文章中，世界著名的光譜分析專家James Winefordner博士稱之為化學(xué)分析技術(shù)的“未來之星”。目前，在化學(xué)分析領(lǐng)域，LIBS技術(shù)不僅在實(shí)驗(yàn)室中得到很廣泛的應(yīng)用，在現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)測(cè)量領(lǐng)域和在線測(cè)量系統(tǒng)中也有較大范圍的應(yīng)用。目前，LIBS技術(shù)應(yīng)用的領(lǐng)域除了傳統(tǒng)的化學(xué)分析之外，還包括如環(huán)境檢測(cè)、工業(yè)在線測(cè)量、生物技術(shù)、文物保護(hù)、核工業(yè)、深空探測(cè)、海洋科學(xué)、表面分析等很多的領(lǐng)域。 目前，在國(guó)外對(duì)LIBS技術(shù)的研究開

3、展的較為廣泛，這不僅體現(xiàn)在對(duì)激光誘導(dǎo)等離子體的基本性質(zhì)方面的研究，而且在LIBS的應(yīng)用和LIBS測(cè)試儀器的開發(fā)方面都有很快的發(fā)展。而國(guó)內(nèi)現(xiàn)階段參與LIBS技術(shù)研究的人員和單位雖然也很多，但大部分都集中在基礎(chǔ)理論方面，而涉及到實(shí)際應(yīng)用的較少，從事LIBS測(cè)試儀器研究和開發(fā)的也很少?？梢哉f，國(guó)內(nèi)的LIBS分析技術(shù)的應(yīng)用還處于初級(jí)階段，有待進(jìn)一步的深入。基于LIBS技術(shù)在未來的測(cè)量領(lǐng)域的發(fā)展?jié)摿涂蓢?guó)內(nèi)外目前的狀況，如果能開發(fā)出LIBS測(cè)試儀

4、器，將有著廣闊的市場(chǎng)可以挖掘?；谝陨纤龅倪@個(gè)大背景，本文的研究重點(diǎn)集中在LIBS測(cè)試儀器方面，主要介紹并構(gòu)建了一個(gè)以CCD為探測(cè)器的光纖光譜儀為基礎(chǔ)的LIBS檢測(cè)系統(tǒng)，然后有通過對(duì)鐵合金的實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)該系統(tǒng)的性能進(jìn)行了驗(yàn)證。 本文在結(jié)構(gòu)上總共分為五章，第一章介紹了LIBS技術(shù)的發(fā)展歷史和這個(gè)技術(shù)的特點(diǎn)，并詳細(xì)介紹了目前LIBS技術(shù)發(fā)展的狀況。 第二章的內(nèi)容對(duì)LIBS產(chǎn)生的機(jī)理作了比較深入的分析，然后由介紹了對(duì)等離子體發(fā)

5、射光譜強(qiáng)度產(chǎn)生影響的主要因素和LIBS技術(shù)定量分析的基礎(chǔ)知識(shí)。 第三章詳細(xì)介紹了構(gòu)建LIBS系統(tǒng)的各組成要素，包括激光器、光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、光譜儀、測(cè)控電路和計(jì)算機(jī)光譜采集分析軟件等，并分析了它們?cè)贚IBS系統(tǒng)中所發(fā)揮的作用。 在第四章中，介紹了搭建和調(diào)試LIBS系統(tǒng)的過程，并通過樣品對(duì)鐵合金樣品的實(shí)驗(yàn)分析了該系統(tǒng)的主要性能，驗(yàn)證了光纖光譜儀在LIBS系統(tǒng)中的優(yōu)良表現(xiàn)。第五章對(duì)本文所做的研究成果進(jìn)行了總結(jié)，并對(duì)該LIBS系統(tǒng)