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金属Al靶和AlCl_3水溶液的激光诱导击穿光谱特性研究

作　者: 戴琳
导　师: 郑荣儿
学　校: 中国海洋大学
专　业: 光学工程
关键词: 激光诱导击穿光谱技术光谱特性金属Al靶 AlCl3水溶液检测限 S/B
分类号: TN249
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 179次
引　用: 3次
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内容摘要

激光诱导击穿光谱(LIBS)技术,因其快速实时分析等优点而备受关注,被应用于对各类样品的定性定量分析,并获得不同程度的成功。其中对固体样品的LIBS分析技术已经在现场工业中得到成功实施,对液体样品的LIBS分析还停留在实验室阶段,相关研究国内鲜有报道。本论文选取金属Al作为研究对象,以探索LIBS技术用于海洋环境金属污染监测的可行性为目的,对金属Al靶和AlCl3水溶液的激光诱导击穿光谱特性进行了实验研究。论文由三部分组成。作为论文引言,首先给出了论文的选题背景和意义。论文的第一章为国内外研究现状的介绍,从LIBS技术的特点、发展、研究现状以及在固态、液态和气态物质成分分析方面的应用三个方面进行了较为详尽的文献综述。论文的第二部分由第二章和第三章构成,分别从激光等离子体的基础理论、LIBS光谱探测技术、光谱测量实验系统的组成及其各部分的工作原理等方面介绍了论文的理论依据和实验方法。作者的主要工作包括:①搭建固体LIBS的实验系统,对金属Al靶LIBS光谱进行实验观测和特性分析;②搭建液体LIBS的实验系统,对AlCl3水溶液的LIBS光谱进行实验观测和特性分析;③在分析实验结果的基础上,讨论应用LIBS技术对海洋环境金属污染进行监测的可行性。这三方面工作构成了论文的三部分,分别在最后的三章详细介绍。第四章介绍金属Al靶的LIBS光谱实验研究工作。应用单光栅光谱仪与CCD探测系统,成功地实施了对金属Al靶进行的激光诱导击穿光谱探测。采用双光栅单色仪与光电倍增管和Boxcar门积分器探测系统,对较小波段范围内的原子线进行观测,对延迟时间、入射激光脉冲能量及取样门宽等因素的影响进行实验分析比较。在延迟时间小于200ns的条件下,测量得到的LIBS光谱无明显特征谱线的连续光谱,呈较

全文目录

独创声明  3
学位论文版权使用授权书  3-4
摘要  4-6
Abstract  6-12
引言  12-16
  0.1 研究背景和意义  12-13
  0.2 本论文的主要工作及安排  13-16
第一章激光诱导击穿光谱技术的发展及应用  16-26
  1.1 激光诱导击穿光谱技术的特点  16-18
    1.1.1 激光诱导击穿光谱技术的优势  16-17
    1.1.2 激光诱导击穿光谱技术的局限性  17-18
  1.2 激光诱导击穿光谱技术的研究现状  18-22
  1.3 LIBS 技术用于物质成分分析的应用  22-26
    1.3.1 固体样品分析  22-24
    1.3.2 液体样品分析  24-25
    1.3.3 气体样品分析  25-26
第二章激光诱导击穿光谱技术原理  26-38
  2.1 激光等离子体基础理论  26-29
    2.1.1 激光诱导等离子体的基本性质  26-27
    2.1.2 激光等离子体的空间结构  27-28
    2.1.3 等离子体辉羽形成的微观机理  28-29
  2.2 激光等离子体模型  29-30
    2.2.1 局部热平衡(LTE)模型  29
    2.2.2 晕模型  29-30
    2.2.3 碰撞-复合模型  30
  2.3 谱线的加宽  30-34
    2.3.1 谱线加宽  31-32
    2.3.2 Stark 加宽  32
    2.3.3 自然加宽  32-33
    2.3.4 Van der Waals 加宽  33
    2.3.5 Doppler 加宽  33
    2.3.6 仪器加宽  33-34
  2.4 辐射机制  34-35
    2.4.1 韧轾辐射  34
    2.4.2 复合辐射  34-35
    2.4.3 激发辐射  35
  2.5 LIBS 技术痕量分析的理论依据  35-38
第三章仪器样品及光谱采集  38-50
  3.1 激光光源  38-39
  3.2 光束传输系统  39
  3.3 分光系统  39-43
    3.3.1 光谱仪  40-42
    3.3.2 双光栅单色仪  42-43
  3.4 信号接收系统  43-47
    3.4.1 电荷耦合探测器  43-44
    3.4.2 光电倍增管  44-45
    3.4.3 取样平均器  45-47
  3.5 样品与试剂  47-48
    3.5.1 固体样品的制备  47
    3.4.2 液体样品的制备  47-48
  3.6 光谱测量和光谱数据的获取  48-50
    3.6.1 时间分辨光谱的测量  48
    3.6.2 实验数据的获取  48-49
    3.6.3 数据的平滑  49-50
第四章金属 Al 靶的 LIBS 特性实验研究  50-72
  4.1 引言  50-51
  4.2 实验系统  51-53
  4.3 金属Al 靶的LIBS 光谱  53-56
    4.3.1 Al 的LIBS 光谱(CCD 探测)  53-55
    4.3.2 Al 的LIBS 光谱(PMT 与Boxcar 探测)  55-56
  4.4 金属Al 靶的LIBS 光谱特性分析  56-63
    4.4.1 靶点对LIBS 信号稳定性的影响  56-57
    4.4.2 金属Al 靶的LIBS 光谱时间演化特性  57-60
    4.4.3 取样门宽对LIBS 信号的影响  60-62
    4.4.4 激光脉冲能量的影响  62-63
  4.5 等离子体电子密度的确定  63-69
    4.5.1 谱线的Stark 展宽  63-64
    4.5.2 线型分析  64-65
    4.5.3 电子密度的测定  65-67
    4.5.4 实验测定分析  67-69
  4.6 小结  69-72
第五章 AlC13水溶液的LIBS 特性实验研究  72-86
  5.1 引言  72-73
  5.2 样品配置  73
  5.3 光谱获取与测量  73-75
  5.4 实验结果分析  75-84
    5.4.1 门延迟时间的影响  76-79
    5.4.2 取样门宽的影响  79-80
    5.4.3 入射激光脉冲能量的影响  80-83
    5.4.4 不同浓度AlC13 水溶液的LIBS 光谱  83-84
  5.5 小结  84-86
第六章总结与展望  86-90
  6.1 论文工作小结  86-87
  6.2 工作展望  87-90
致谢  90-92
参考文献  92-102
攻读硕士学位期间参加的工作  102-104
学术论文情况  104

金属Al靶和AlCl_3水溶液的激光诱导击穿光谱特性研究

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