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《中国科学院大学(中国科学院近代物理研究所)》 2018年
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复杂颗粒激光诱导等离子体光谱特性及测量参数的优化研究

龚书航  
【摘要】:激光诱导击穿光谱(Laser induced breakdown spectroscopy,简称LIBS)作为一种新型的原子光谱分析技术,具有非接触、原位、快速、同时多元素检测等独特优势。然而,采用LIBS技术分析复杂颗粒物质时,目前仍缺乏实验工作针对谱线测量参数的优化和等离子产生与演化机理的认识进行系统探讨。本论文以具有复杂颗粒特征的商业食盐为模型样品,开展了纳秒激光诱导的复杂颗粒光谱特性及测量参数优化的研究。通过测量和分析食盐中Ca(800ppm)、Sr(34.1ppm)、Mg(6.4ppm)和Fe(1.7ppm)四种微量元素在250-465nm波段的发射谱线强度、相对标准偏差和信噪比随透镜到样品的距离、激光脉冲累加次数和光谱采集延迟时间的变化规律,建议了一套优化采集复杂颗粒中微量元素分析谱线的测量参数的方法。基于一组优化的测量参数,论证了LIBS技术分析食盐颗粒中以上四种微量元素的谱线稳定性分别好于10%、14%、13%和28%。选取Ca离子谱线(393.37nm)作为分析谱线,获得了一些可表征激光等离子体随光谱采集延迟时间和透镜到样品的距离这两个关键测量参数的变化规律。研究发现:等离子温度和电子密度随光谱采集延迟时间均呈单调下降趋势,且等离子密度相对于温度随时间变化更为迅速;激光焦点处于样品表面以下时,等离子体温度和电子密度随着透镜到样品的距离的增加具有先增加后降低的趋势,这一结果清晰的提供了激光诱导复杂颗粒产生的等离子演化中存在空间屏蔽效应的实验证据;激光焦点处于样品表面以上时,等离子体中的电子密度呈现出随着透镜到样品的距离的增加有回升的趋势,这一实验现象归因于了空气等离子体和颗粒等离子体之间产生了耦合增强效应。本论文获得的研究结果对提升LIBS技术分析复杂微颗粒物质中微量元素的性能提供了一些实验依据和理论探讨。
【学位授予单位】:中国科学院大学(中国科学院近代物理研究所)
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:O433.4

【参考文献】
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