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▌BLAZE在LIBS技術中的應用
等離子體光譜儀對合金中元素檢測
   等離子體光譜儀   
   LIBS技術   
   元素分析   
   合金   
【概述】材料的元素成分和含量決定著材料的物理和化學性能,快速、準確、低成本地獲取材料的成分和含量信息一直是研究學者的努力方向。激光誘導擊穿光譜(LIBS)技術是一種極具發展潛力的元素分析技術。它以激光作為激發源燒蝕待測樣品產生等離子體,通過光譜儀探測等離子體的發射光譜,對光譜進行分析即可獲得待測樣品的元素類別和含量信息。
近年來,國內外已有許多學者將 LIBS(激光誘導擊穿光譜)技術應用于合金中元素成分的研究。LIBS 技術與常用的合金檢測技術相比,無需對樣品進行預處理,具有多元素同時檢測、結構簡單、檢測速度快、不受樣品形態影響等獨特優勢,在該領域展現出廣闊的應用前景。              LIBS 技術對光譜儀有一系列的要求,如亞納米級別的分辨率、微秒級的積分時間、多通道采集、精確的時序控制等,這些要求旨在確保準確地捕獲、分析由激光誘導產生的等離子體光譜信號。
復享光學推出全新 BLAZE系列等離子體光譜儀,支持多通道設計,波段范圍覆蓋 200~1100nm,最高 0.06nm 高分辨率,9μs 最小積分時間和小于 1μs的觸發延遲,減少了等離子體膨脹初期連續輻射譜線的誤采集,大大提高信噪比和重復性,完全滿足 LIBS 成分檢測的要求。              【樣品 & 測試】LIBS 檢測裝置通常由脈沖激光器、樣品平臺、光譜儀和計算機四部分組成。按圖2 搭建實驗裝置,對網購所得某品牌“304不銹鋼” 和“45號鋼” 標準物質進行 LIBS 檢測。       
圖3,304不銹鋼和45號鋼的LIBS預處理光譜圖
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如圖3 光譜曲線所示,可以看出 LIBS 譜圖峰型尖銳,區別明顯,0.1nm 的極近特征峰也可以區分開。與表1 相關文獻資料的特征譜線進行比對,從圖4 可以看出,304不銹鋼在 356.5nm,357.0nm,358.1nm,360.9nm,361.9nm,363.1nm,364.8nm 出現鐵元素特征峰,在 357.9nm,359.3nm,360.5nm 處出現鉻元素特征峰,而 45號鋼只有鐵元素特征峰。兩個細節圖對比表明 304不銹鋼主要由鐵元素和鉻元素組成,45號鋼主要由鐵元素組成,不含有鉻元素。       
在實際的檢測過程中,礦石原料的金屬成分比合金的含量要低,因此,必須抓住觸發之后 1μs 左右較強的原子譜線進行探測。
【總結】復享光學的等離子體光譜儀BLAZE,搭載 CMOS探測器,支持多通道設計,最高支持 0.06nm 分辨率,能分辨極近元素特征峰。同時,該系列時序控制精確至納秒級,能避開脈沖激光和連續輻射,測到激發后 1μ s左右較強原子譜線信號,有利于微量元素檢測,深度適配 LIBS 應用場景。              【參考文獻】       李祥友等. "激光誘導擊穿光譜技術及應用綜述." 中國激光 49.12(2022):32.
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