激光诱导等离子体实验装置的安装与调试

（ Ｌ ＭＥ Ｓ Ａ） ， 这种 光谱 分 析方 法 可 以用 于 地 质 、 冶
至右 依 次为 ： 计算 机 、 光谱 仪 、 采光 装置 及控 制器 、
样品台、 激光 器 ） ．
金 及其 他领 域 中微量 分 析 、 微 区分析 和薄 层分 析 ， 但 一般 只能 用 于定 性 和半 定 量 分 析 ， 定量 分 析 仍 然 是 国 内外 激 光 光谱 分 析 工 作 者 的重 要 研 究 课 题 ．欲解 决 这 一 问题 ， 首 先 要 深入 研 究 激 光 诱 导 等 离子 体 的发 射 光谱 特 性 ， 了解 等离 子体 发 射 谱
由激光 器产 生 的激 光 作用 于样 品表 面 ， 通 过 蒸 发 和激发 作用 产生 等离 子 体．一 般激 光 光 源 的 激 发作 用有 ２种 不 同 的方 式 ， 即直 接 利 用 激光 激 发 或配 合辅 助火 花激 发．但 火 花放 电易烧 伤样 品 表面 ， 使 其 黑化 或 氧 化 ， 造 成 等离 子 体 重 现性 差 ，
关键词 ： 激光诱导等 离子体 ； 激光器 ； 光谱仪 ； 低真空装置 ； 透 镜
中 图分 类 号 ： ０４ ３ ３ ． １
１ 引 言
激 光诱 导 等离 子体 技术 是采 用激 光辐 照 样 品
表 面 引起 材 料烧 蚀 ， 从靶 面溅 射 出大 量 的 电子 、 原
集转 化 为 电信号 ， 再 经 过计 算 机 进 行 数 据 的 存储 和处 理 ， 并辅 助 于 同步 触发 信 号 以保 证 等 离 子 体 的产 生 与 Ｃ Ｃ Ｄ快 门采 集 的 同步性 ， 达 到实验 数 据 的实 时 采集 和确 保信 号采 集 的稳 定 性．其 实 验装 置示 意 图如 图 １所示 ， 实 物装 置如 图 ２所示 （ 从左
体 会．
２ 实 验 装 置
实验 仪 器 采 用 光 电 系 统 ， 主要 由 １ ０ ６ ４ ｎ ｍ
Ｎｄ： ＹＡＧ 激 光 器 ， 美国Ｐ ｒ ｉ ｎ ｃ ｅ 仪 以及 数 据采 集 处 理 系 统组 成 ．
激 光诱 导样 品产 生 等 离 子 体 ， 经 石 英 透 镜 会 聚 于
作者简介 ： 赵 书瑞（ １ ９ ７ ３ 一） ， 女， 河北行唐人 ， 保 定 学 院物 理 与 电 子 工 程 系 副 教 授 ， 硕士 ， 主要 从 事 光谱 学研 究 工 作 ．
物
理
实
验
第３ ３ 卷
３ 仪 器 介 绍
３ ． １ 激光器
激光 频率相 匹 配时效 果最好 ． 图３ 是 采用 触 发 信号 控 制 Ｃ Ｃ Ｄ 的 开 状 态 和 关 状 态 的 效 果 对 比 图．光 谱 仪 入 射 狭 缝 缝 宽 ０ ． ３ ｍｍ， 激光 频率 为 １ ０ Ｈｚ ， 曝光 时间 为 １ ０ ０ ｍｓ ， 标样 为 冶金 工 业 部 东北 轻合 金 加 工 厂 １ ９ ７ ４年 生 产 的光谱标 样 铝 合 金 ， 样 品经 ６ ０ ０＃金 刚砂 纸抛 光、 乙醇 清洗 井风 干 ， 每 次分 别 曝光 ５次 ， 取 平 均
子、 分子、 原 子分 子簇 以及它 们 的正 负离 子而 形成
等 离子 体 的过程 ， 在 薄膜 激 光溅 射技 术 、 同位 素激
光 富集 技术 、 激 光 痕 量 分 析 技 术 以及 非 晶纳 米 晶 化 等研 究 中都 涉 及 到激 光诱 导 的等 离 子 体 技 术． 而 其 最 基 本 的 应 用 是 激 光 显 微 发 射 光 谱 分 析
第 ３ ３卷 第 １ ２ 期
２ ０ １ ３年 １ ２月
物 理 实 验
ＰＨ ＹＳＩ ＣＳ ＥＸＰＥＲＩ Ｍ ＥＮ ＴＡＴＩ ＯＮ
Ｖｏ １ ． ３ ３ Ｎｏ ． １ ２
Ｄｅ ｃ ．， ２ Ｏ１ ３
实 验 技 术 与
摘
激 光诱 导 等 离 子体 实验 装 置 的安 装 与调 试
赵 书瑞 ， 卢孟柯 ， 王 华 丽
（ 保 定 学 院 物 理 与 电子 工程 系， 河北 保 定 ０ ７ １ ０ ５ １ ）
要： 简 述 了激 光 诱 导 等 离 子 体 实 验 装 置 的组 成 ， 论述 了实验装置的安装与调试过 程中遇到的问题与解决方法．
文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ５ — ４ ６ ４ ２ （ ２ ０ １ ３ ） １ ２ — ０ ０ ２ １ — ０ ３
所 以 目前在 科研 工作 中一 般采 用激 光直 接激 发 的
值．实 验 结果 显 示 在 相 同 条件 下 ， 用 触 发 信 号控
制Ｃ Ｃ Ｄ快 门 的关 状态 时 ， 谱 线强 度 明显增 强．
方式 ， 若 采 用 巨脉 冲激 光激 发 ， 激 发 效 果较 好 ， 但 其 再 现性差 ； 若 采用 正 常脉 冲激光 ， 谱线 自吸较严 重， 有 较 强 的谱 线 背 景 ， 元 素 检 出 限低 ， 因此 提高 元 素 检 出限 ， 降低 谱 线 背 景是 激 光 光 谱 分 析 工作 者 着 手 解 决 的难 题 ．本 实 验 室 采 用 的 激 光 器 为 １ ０ ６ ４ ｎ ｍ调 Ｑ 钕 玻 璃 激 光 器 ，脉 冲 能 量 为 ２ ８ ０ ｍＪ ， 重复频 率为 １ ， ５ ， １ ０ ， ２ ０ Ｈｚ ， 脉 宽 为 １ ０ ｎ ｓ ， 采用 循环 去 离子水 冷却 系统 进行 冷却 ．
入 射 狭缝 后进 入组 合 光谱仪 分 光 系统 ， 由Ｃ Ｃ Ｄ采
图 ２ 激光诱导 等离子体实验装置实物 图
收稿 日期 ： ２ ０ １ ３ － ０ ６ － １ ７ ； 修 改 日期 ： ２ ０ １ ３ — ０ ９ － ２ ５ 资助项 目： 河 北 省 教 育 厅 资 助 项 目（ Ｎｏ ． Ｑ Ｎ２ ０ １ ３ ２ ０ ２ ５ ）
图 １ 激 光 诱 导 等 离 子 体 实验 装 置 示 意 图
对 诸实 验条 件 的依 赖性 ＿ １ ＿ ６ ＿ ； 实 验仪 器装 置 对 等离
子 体 的特性 的影 响 因素 ， 探 索最 佳实 验条 件 ， 发挥 实 验仪 器 的最佳 性 能＿ ７ ］ ．本 文 主要 从 激 光诱 导等 离 子体 实验 仪 器 的组 装 及 调 试 方 面 ， 阐述 心得 与