飞秒LIBS技术研究不锈钢合金中的Cr元素

【摘要】飞秒激光诱导击穿光谱（FsLIBS）技术,是一种全新的物质元素分析技术。它具有快速、实时分析的优点。FsLIBS技术是把一束飞秒脉冲激光聚焦到样品表面，使材料表面迅速熔化蒸发并形成高温等离子体，然后用光电探测器探测等离子体的发射谱线，利用发射谱线的强度对样品的元素含量进行分析。在过去十多年的发展中，人们对FsLIBS技术在元素的定量分析方面做了大量的理论和实验研究，获得了很大的成功。但是飞秒激光诱导等离子体的产生是一个复杂的过程，对等离子体光谱的研究，需要考虑很多因素，它除了与样品本身的属性有关，还与仪器设备等诸多条件息息相关。相比于纳秒或者更长的激光脉冲，飞秒激光脉冲能实现最小化的热和力的破坏，杜绝了对周围材料的影响。由于飞秒激光脉冲具有超快和超强的特征，在烧蚀过程中有独特的优越性，在高精度的微加工方面将具有巨大的应用前景。本论文分为五大部分。第一部分从激光的诞生开始，介绍其特点及发展历史，第二部分详细阐述了FsLIBS的原理以及如何利用这个技术对样品的元素含量进行分析。第三部分对实验仪器进行了简单介绍，主要描述了实验方法及实验过程。用飞秒激光烧蚀含有不同浓度Cr元素的不锈钢合金样品，产生等离子体，经过光谱仪接收，得到等离子体光谱，之后利用产生的等离子体光谱，对不锈钢合金中的Cr元素进行了定量分析。第四部分是数据处理与分析，在波长427nm附近找到三条Cr元素相对孤立的谱线，计算标准灯校准后的谱线的积分强度，采用玻尔兹曼斜线法计算等离子体电子温度，用等离子体电子温度对谱线的积分强度进行修正，用修正过的谱线强度与Cr元素的浓度一一对应进行绘图，得到Cr元素的浓度变化与谱线强度的变化成线性关系的结论。第五部分是总结与展望，总结了实验研究的意义，即通过对已知浓度样品的测量得到标定曲线，然后通过标定曲线对未标定的样品进行定量分析。还总结了实验数据处理的心得，并对未来发展做了畅想。
【作者】于丹；
【导师】金明星；丁大军；
【作者基本信息】吉林大学，原子与分子物理，2014，硕士
【关键词】飞秒激光；LIBS；电子温度；等离子体光谱；

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