【摘 要】
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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
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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。
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