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LIBS激光誘導(dǎo)擊穿手持光譜技術(shù)的發(fā)展情況

發(fā)布時(shí)間:2019-10-18 10:57:47         點(diǎn)擊:8666

       激光誘導(dǎo)擊穿光譜是一種基于激光的原子發(fā)射技術(shù),通過分析由激光等離子體發(fā)射的光譜信號(hào),實(shí)現(xiàn)了多元素分析。由于產(chǎn)生等離子體僅需要聚焦激光脈沖,LIBS具有許多眾所周知的優(yōu)點(diǎn),例如幾乎不需要樣品前處理,可實(shí)現(xiàn)多元素分析,可分析多種形態(tài)的樣品等。


       樣品間的重現(xiàn)性是LIBS技術(shù)商品化的關(guān)鍵障礙之一,多脈沖平均可以在一定程度上提高重現(xiàn)性,但是對于消除非隨機(jī)噪聲幫助有限。Hou等提出了一種混合量化模型來提高LIBS量化的精度,樣品間重現(xiàn)性和準(zhǔn)確度,首次在實(shí)際工業(yè)要求下實(shí)現(xiàn)LIBS的定量應(yīng)用。同時(shí)還建立了一個(gè)三維模型,用由聚焦透鏡和光纖組成的收集系統(tǒng)評(píng)估等離子體不同位置的發(fā)射情況。有研究利用LIBS研究透明介質(zhì)上的等離子體羽在時(shí)間和空間上的變化過程,并直接分析防曬霜中的元素含量,尤其是TiO2的濃度。還對葡萄酒中的敏感元素進(jìn)行分析,檢測到數(shù)十種金屬和非金屬元素,包括主要成分(Na,Mg,K,Ca),少量和痕量成分(Li,B,Si,P,Ti,Mn,Fe,Cu,Zn,Rb)。有報(bào)道開發(fā)了一種樣品預(yù)處理方法,專門針對基于金屬沉淀和膜分離的LIBS技術(shù),可用于液體樣品中Cu,Ag,Mn和Cr等實(shí)現(xiàn)多元素分析。

LIBS激光誘導(dǎo)擊穿手持光譜技術(shù)的發(fā)展情況

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對于固體樣品開發(fā)了一種基于LIBS的表面多元素成像和分析技術(shù),可以獲得碳質(zhì)頁巖中Si,Al,Fe,Ca,Mg,Na和K等主要元素的分布及濃度信息。這些元素在濃度上的分布和相關(guān)性可以反映頁巖礦物組分的變化,進(jìn)而得到環(huán)境的相關(guān)變化信息。此外,還將環(huán)氧樹脂膠作為粘合劑,首次用于LIBS檢測中粉末樣品的預(yù)處理。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,基于環(huán)氧樹脂預(yù)處理方法得到的樣品具有高均勻性,高粘結(jié)性,高光滑度和硬度,提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性,檢測精度和信號(hào)強(qiáng)度。在算法方面,借助小波包變換(WPT)和相關(guān)向量機(jī)(RVM),幫助實(shí)現(xiàn)定量分析。Liu等展示了一種多點(diǎn)LIBS方法,用于定量測量準(zhǔn)東煤顆粒燃燒過程中氣相中鈉濃度,表面溫度和粒徑。通過分析鈉釋放,顆粒表面溫度及其直徑,發(fā)現(xiàn)鈉釋放與顆粒燃燒階段密切相關(guān)。依據(jù)試驗(yàn)結(jié)果提出的動(dòng)力學(xué)模型所預(yù)測的三個(gè)燃煤階段中鈉釋放曲線與測量值相吻合。Huang等用LIBS來研究鋼的力學(xué)性能。

LIBS激光誘導(dǎo)擊穿手持光譜技術(shù)的發(fā)展情況

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選擇具有不同微觀結(jié)構(gòu)和老化程度的T91鋼試樣作為模型樣品,選擇表面硬度作為機(jī)械性能的關(guān)鍵指標(biāo),分析了發(fā)射線強(qiáng)度與硬度之間的相關(guān)性;此外,還研究了共線性變量對建立模型的影響,證明在CCA和SVR構(gòu)建的校準(zhǔn)模型中幾乎沒有多重共線性問題。Wang等將近場增強(qiáng)(NFE)技術(shù)與LIBS結(jié)合,提出了一種新型的近場增強(qiáng)原子發(fā)射光譜(NFE-AES)檢測方法,利用激光照射銀針尖端的近場區(qū)域?qū)崿F(xiàn)近場增強(qiáng)來極大地改善橫向分辨率。實(shí)驗(yàn)表明NFEAES具有定量能力并且成功地獲得了約650nm直徑彈坑的光譜信息;對SIM 卡集成電路上微圖案鋁線進(jìn)行的NFEAES成像實(shí)驗(yàn),證明該技術(shù)具有亞微米橫向分辨率,為亞微米級(jí)化學(xué)成像分析提供了新方法。

 

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