为深入了解激光诱导击穿光谱技术应用于钢液成分的检测机制，对45#钢样品分别为高温熔融液态和冷却凝固后的固态样品的激光诱导击穿光谱特性进行了对比分析。实验表明，相比固体样品，在相同实验条件下对钢液进行直接测量的稳定性相对较差。各波段的光谱强度液态钢的要明显强于固态钢，两者的等离子体特性存在较大差别。采用Fe的五条原子谱线用于估算两种形态样品的等离子体温度，Si的一条原子谱线 390.55 nm用于计算电子密度。结果表明，高温液态钢的等离子体温度和电子密度均高于常温固态钢，样品本身温度和形态的差异是导致两种形态样品等离子体特性和光谱特性存在差异的重要原因。
光谱学 激光诱导击穿光谱 光谱特性 等离子体特性 固态钢 液态钢
将小波变换应用于8种燃煤的激光诱导击穿光谱数据的压缩, 并通过考察db小波阶数、 分解层数和阈值化方法等参数对压缩效果的影响, 总结了压缩参数选取的规律, 确定了较好的压缩方案。 以压缩分数、 恢复分数、 谱线强度相对误差为衡量准则, 比较了压缩前后谱图的差异, 评价了压缩的效果。 结果表明, 在所选的较优方案下, 8个煤样其1, 2, 5通道的谱图恢复分数RS为81%～99.96%, 压缩分数CS为79.02%～92.07%, 谱线相对误差均在5%之内, 重构光谱与原始光谱基本一致, 存储量减小。
激光诱导击穿光谱 小波变换 压缩 燃煤 Laser-induced breakdown spectrum Wavelet transform Compress Coal 光谱学与光谱分析
2010, 30(10): 2797
提要将激光诱导击穿光谱技术应用于高温熔融钢液的直接检测。搭建了适应高温辐射环境下的激光诱导击穿光谱实验系统，用电感熔炉模拟炼钢现场，得到了高温熔融钢液在175-1050nm波段范围内的光谱全图，合理选取了Si元素和Mn元素的分析谱线，通过计算，对比分析了Si元素和Mn元素谱线信噪比随延迟时问的演化曲线。实验结果表明，通过选取合适的分析谱线及延迟时间，可以减少强烈的高温辐射及丰富的Fe元素谱线的干扰，并有利于实现钢液中激光诱导击穿光谱方法的多元素同时检测。
熔融钢液 激光诱导击穿光谱 延迟时间 信噪比 liquid steel laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS) delay time SNR
将激光诱导击穿光谱技术应用于钢铁检测,研究了不同金相组织对激光诱导钢铁等离子体特性的影响。选用45#钢,通过热处理,分别得到珠光体+铁素体、贝氏体和马氏体3种不同金相组织的钢铁样品。分析了不同激光脉冲能量下,3种不同金相组织的等离子体温度、电子密度和元素特征谱线强度的变化规律。实验结果表明,不同金相组织钢铁的等离子体温度、电子密度和元素特征谱线强度随脉冲能量的变化趋势基本一致。相同实验条件下,珠光体+铁素体组织的等离子体温度、电子密度和元素谱线强度均较大,贝氏体组织次之,马氏体组织最小。
激光技术 等离子体物理学 激光诱导击穿光谱 金相组织 谱线强度 等离子体温度 电子密度
对具有不同碳元素存在形态的4种化学纯试剂(无水对氨基苯磺酸、可溶性淀粉、石墨和碳酸钙)进行激光诱导击穿光谱实验。选用实验中探测到的碳元素原子谱线CI 247.856 nm作为分析线,研究了不同存在形态碳元素的激光诱导击穿特性。从物质的化学构成、分子内部原子结合的作用力大小等方面,说明了不同形态碳元素的光谱特性存在差异的原因。实验结果表明:存在于结构复杂、化学键能较大的物质中的碳元素,被激发所需的激光能量也较大。
激光诱导击穿光谱 元素形态 碳元素 化学键能 laser-induced breakdown spectroscopy element speciation carbon chemical bond energy
1 华南理工大学 电力学院,广东 广州 510640
2 华中科技大学 煤燃烧国家重点实验室,湖北 武汉 430074
利用激光诱导击穿光谱技术,分析由快速灰化法制得的粉煤灰样品中的未燃碳。实验中发现,常用的C元素分析谱线C 247.86 nm附近存在明显的Fe 247. 95 nm谱线干扰,严重影响未燃碳的激光诱导击穿光谱分析。选用处于深紫外区不存在其他光谱干扰的C 193.03 nm谱线作为分析线,建立未燃碳的定量分析曲线。研究结果表明,在大气常压环境下,通过对光谱探测系统进行深紫外增强镀膜处理,选用短焦距准直透镜和抗紫外光纤,可以探测到明显的C 193.03 nm谱线,由此分析未燃碳可以得到良好的定标曲线,拟合度为0.99,检测限为0.74%(质量分数)。
光谱学 激光诱导击穿光谱 粉煤灰未燃碳 深紫外 定标曲线
1 华南理工大学电力学院， 广东 广州510640
2 华中科技大学煤燃烧国家重点实验室， 湖北 武汉430074
搭建了基于激光诱导击穿光谱技术的成分分析应用研究台架， 应用于粉煤灰未燃碳的检测， 考察不同能量的脉冲激光烧蚀粉煤灰样品时的等离子体特性。 使用多通道光纤光谱仪和CCD探测器对激光烧蚀形成的等离子体发射信号进行分光和探测。 分析碳谱线强度、 等离子体温度和电子密度随激光能量变化的趋势， 掌握激光能量对粉煤灰未燃碳测量的影响规律。 研究结果显示， 随着激光能量的增大， 碳谱线强度、 等离子体温度和电子密度均先增大后减小， 空气击穿明显增强。 随后碳谱线强度的变化趋于平缓并开始下降。 合适的激光能量可以增强等离子体发射信号， 并避免强烈空气击穿的不利影响， 有助于提高测量精度。
激光诱导击穿光谱 激光能量 煤灰未燃碳 谱线强度 电子密度 空气击穿 Laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS) Laser energy Unburned carbon Line intensity Electronic density Air breakdown 光谱学与光谱分析
2009, 29(8): 2025
1 华南理工大学 电力学院, 广东 广州 510640
2 华中科技大学煤燃烧国家重点实验室, 湖北 武汉 430074
将激光诱导击穿光谱技术应用于煤质检测, 分析了燃煤形态对激光烧蚀特性的影响。利用532 nm激光在大气常压环境下烧蚀样品, 同时使用多通道光纤光谱仪和CCD探测器对激光烧蚀形成的等离子体发射信号进行分光和探测。对比分析两种不同形态煤样的等离子体温度、电子密度以及元素特征谱线强度随脉冲能量变化的规律。实验研究表明, 样品形态对燃煤的激光烧蚀特性有显著影响。不同形态燃煤的等离子体温度、电子密度以及元素特征谱线强度随脉冲能量的变化规律有所不同。相同实验条件下, 粉状煤样形成的等离子体温度和电子密度均比块状煤样的高, 但块状煤样的元素特征谱线强度则更大。
光谱学 激光诱导击穿光谱 样品形态 激光烧蚀特性 谱线强度 等离子体温度
