环境气体对激光诱导Ni等离子体光谱特性影响研究
激光诱导等离子体光谱法
图1
2.实验
• 将无水NaCl化学纯、无水KCl化学纯、
无水MgSO4化学纯和无水FeCl3化学纯 与蒸馏水相混和，混合液中FeCl3的浓 度保持1%,改变NaCl、KCl、MgSO4的 浓度,分别倒入滴定管中进行测量。滴 定管固定在夹具上,水流表面位于透镜 焦点前,以防止空气被击穿,影响测量的 谱线强度.
图2
随时间变化,含有MgSO4, NaCl, KCl和FeCl3水溶液样 品的LIPS光谱
为了在同一窗口下获得高信噪比及空 间上可分辨的测量元素与参考元素的谱 线,所取的用于测量Mg、K和Na的谱线窗 口分别如图3、4、5所示。
• 图3为当混合液中含有2%的Mg、
0.5%Na、0.5%K和1%Fe时得到的 377.7~386.7nm范围的谱线,这里以Fe 的382.043nm谱线作为内标线,将Mg的 383.826nm谱线强度与之比较。
图6、7、8
• 分别为测得的Mg的浓度(CMg,浓度范围
0.05%~2%)与Fe的浓度(CFe)之比与它们 的谱线强度之比(I383.826/I382.043),K的 浓度(CK,浓度范围0.5%~2%)与Fe的浓度 (CFe)之比与它们的谱线强度之比 (I404.414/I406.399),Na的浓度(CNa,浓度 范围0.1%~1.5%)与Fe的浓度(CFe)之比与 它们的谱线强度之比 (I330.232+330.299/I329.813),每个数据是 10发平均结果。
FeCl3,并以Fe元素谱线作为定标线, 且水溶液中Mg、K、Na的浓度范围 分别为0.05%~2%、0.5%~2%、 0.1%~1.5%时,测得的Mg、K、Na 浓度与Fe的浓度之比与它们的谱线 强度之比呈很好的线性关系,线性 相关系数分别为0.99783、 0.99402、0.99267。
预制小孔对激光诱导不锈钢等离子体辐射的增强作用
对等离子体 的空间约束 作用 ， 而提 高了激光诱 导等离 子体 从
的辐 射 强 度 ，并研 究 了 辐 射 增 强 的机 理 。
１ ２ 方 法 ．
的微型钻头钻 出小 孔 ，直径 （ 分 别 为 １ ０ ． ，１ ５ ． ） ． ，１２ Ｉ ，１ ８
和 ２ ０ｒｌ， 后 用 砂 纸 将 带 有 小 孔 的碳 片磨 成 厚 度 （ ） 别 ． ｎ 然 ｎ 分
为 ０ ６ ０ ８和 １ ０ｉｌ 规 格 ， 意 图如 图 ２ 示 。 ．， ． ． ｎ的 ｎ 示 所
强 度 还 不 如样 品表 面上 无 预 制 小 孔 的 情 况 。（ ） 于 不 同 的 ２对
Ｆｉ． ｇ ２ Ｓ ｈ ｎ ｔｃ ｄ ａ ｒ ｍ ｆｃ ｂ ａｔ ｔ ｅ ｈ ｅ ｃ ｅ ｍ ｉ ｉｇ ａ ｏ ａｒ ｏｎ ｐｌ ｅ ｗｉｈ ｋ ｙ ｏｌｓ
７ ６ ５ ４ ３ ２ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ０
Ｗ ａ ｅｅ ｇ ｈ ｎ ｖ ｌ ｎ ｔ／ ｍ
Ｆ ｇ ３ Ｅ ｓｉ ｎ ｓ ｅ ｔ ｍ ｆｔ ｅ ｌｓ ｒ ｐ ａ ｍａ ｆ ｒ ｔ ｅ ｓ ｍｐｅ ｉ ． ｍｉｓｏ ｐ ｃ ｎｌ ｏ ｈ ａ ｅ ｌ ｓ ｏ ｈ ａ ｌ
ｓ ｒａ ｅ ｗｉ ｏ ｔ （ ） ａ ｄ ｗｉ ｒ ｆｂ ｉａｅ ｅ ｈ ｌｓ ｕｆｃ ｔ ｕ ｈ ａ ｎ ｔ ｐ ｅａ ｒｃ ｔｄ ｋ ｙ ｏｅ ｈ
引 言
激光诱 导击穿光 谱技术 （ａｅ — ｄ ｃｄｂ ｅｋ ｏ ｐ ｃ １ｓｒ ｉ ｕ ｅ ｒａ ｄ ｗｎｓｅ— ｎ ｔ ｓｏ ｙ Ｌ Ｂ ） ｒ ｃｐ ， Ｉ Ｓ 是一种很有 发展潜 力 的物质 成分 检测 方法 ， ｏ 它 的主要优点是操 作简单 、分 析速度快 、运行成 本低 ， 检 对 测任务 的适应能力 强 ， 在工业 过程控 制ｌ 、环境 监测¨ 、 １ ’ ３ ］ 废弃 物处理［ 、医学诊 断学［ 、海 洋学 ｌ 、空间研 究ｌ 等 ８ ］ ９
激光诱导击穿光谱技术及应用研究进展
第6卷 第4期2013年8月 中国光学 Chinese Optics Vol.6 No.4Aug.2013 收稿日期:2013⁃04⁃11;修订日期:2013⁃06⁃13 基金项目:国家自然科学基金面上项目(No.31270680,No.61076064);江苏省“六大高峰人才”资助项目(No.2011⁃XCL⁃018);江苏高校优势学科建设工程资助项目文章编号 1674⁃2915(2013)04⁃0490⁃11激光诱导击穿光谱技术及应用研究进展侯冠宇1,王 平1∗,佟存柱2(1.南京林业大学化学工程学院,江苏南京210037;2.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所发光学及应用国家重点实验室,吉林长春130033)摘要:激光诱导击穿光谱(LIBS)技术是一种基于原子发射光谱学的元素定性、定量检测手段。
本文介绍了LIBS 技术的原理、应用方式、检测元素种类及检测极限;综述了该项技术在固体、液体、气体组分检测方面的技术发展,以及在环境检测、食品安全、生物医药、材料、军事、太空领域的应用进展。
最后,提出了高功率、高稳定的激光光源和准确的定量分析方法是LIBS 技术目前所面临的问题和挑战。
关 键 词:激光诱导击穿光谱;激光产生等离子体;元素分析;检测限中图分类号:O433.54;O657.319 文献标识码:A doi:10.3788/CO.20130604.0490Progress in laser⁃induced breakdown spectroscopyand its applicationsHOU Guan⁃yu 1,WANG Ping 1∗,TONG Cun⁃zhu 2(1.College of Chemical Engineering ,Nanjing Forestry University ,Nanjing 210037,China ;2.State Key Laboratory of Luminescence and Applications ,Changchun Institute of Optics ,Fine Mechanics and Physics ,Chinese Academy of Sciences ,Changchun 130033,China )∗Corresponding author ,E⁃mail :wp_lh@ Abstract :Laser⁃induced Breakdown Spectroscopy(LIBS)based on atomic emission spectral technology is a kind of convenient and sensitive approach for the qualitative and quantitative detection of elements.In this pa⁃per,the mechanism,detecting element types,detection limit and the recent progress of LIBS technology are reviewed.The progress of LIBS technology in component testing for solid,liquid and gas samples is expoundedin detail.The applications of LIBS in the environment test,food security,biological and medicines,material sciences,military and space fields are also presented.Finally,the challenges and problems for the LIBS tech⁃nology in high power and stable laser sources and accurately quantitative analysis method are discussed.Key words :laser⁃induced breakdown spectroscopy;laser⁃induced plasmon,element analysis;detection limit1 引 言 激光诱导击穿光谱(Laser⁃Induced Breakdown Spectroscopy,简称LIBS)技术是利用激光照射被测物体表面产生等离子体[1⁃2],通过检测等离子体光谱而获取物质成分和浓度的分析技术。
激光诱导放电等离子体羽辉的研究
（ＷｕｈａｎＮａｔｉｏｎａｌＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｆｏｒＯｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，ＨｕａｚｈｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ４３００７４，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅｅｘｐａｎｓｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｌａｓｅｒｉｎｄｕｃｅｄｄｉｓｃｈａｒｇｅｐｌａｓｍａ（ＬＤＰ），ａｓｅｔｏｆｅｘｔｒｅｍｅ ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔｓｏｕｒｃｅｆｏｒｔｉｎｔａｒｇｅｔｄｉｓｃｈａｒｇｅｐｌａｓｍａｂａｓｅｄｏｎｐｕｌｓｅｄＣＯ２ ｌａｓｅｒｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．Ｔｈｅｐｌｕｍｅｗａｓｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｅｄｂｙ ｉｎｔｅｎｓｉｆｉｅｄｃｈａｒｇｅｃｏｕｐｌｅｄｄｅｖｉｃｅ．１Ｄｖａｃｕｕｍ ａｒｃｍｏｄｅｌｗａｓｕｓｅｄｔｏｅｘｐｌａｉｎｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓ．Ｔｈｅｔｉｍｅｒｅｓｏｌｖｅｄｐｌｕｍｅ ｉｍａｇｅｓｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｗｅｒｅｏｂｔａｉｎｅｄｂｙｃｈａｎｇｉｎｇｔｈｅｄｉｓｃｈａｒｇｅｖｏｌｔａｇｅａｎｄｌａｓｅｒｅｎｅｒｇｙ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔ，ｕｎｄｅｒ ｔｈｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆ１４０ｍＪｌａｓｅｒｅｎｅｒｇｙａｎｄ１０ｋＶｄｉｓｃｈａｒｇｅｖｏｌｔａｇｅ，ａｓｔａｂｌｅｄｉｓｃｈａｒｇｅｐｌａｓｍａｗａｓｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｔｈｅｒｅｉｓａｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｐｌｕｍｅｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙａｎｄｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔ．Ｉｔｈａｓｕｎｄｅｒｇｏｎｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｔａｇｅｓｏｆｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ｅｘｐａｎｓｉｏｎ，ｃｏｎｔｒａｃｔｉｏｎ， ｒｅｅｘｐａｎｓｉｏｎａｎｄｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎ．Ｄｉｓｃｈａｒｇｅｖｏｌｔａｇｅａｎｄｉｎｄｕｃｅｄｌａｓｅｒｅｎｅｒｇｙｈａｖｅｅｆｆｅｃｔｓｏｎｐｌｕｍｅｓｉｚｅ，ｓｔａｂｉｌｉｔｙａｎｄｆｏｒｍａｔｉｏｎｔｉｍｅ． ＴｈｉｓｓｔｕｄｙｉｓｈｅｌｐｆｕｌｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆＬＤＰｓｏｕｒｃｅａｎｄｔｈｅｏｕｔｐｕｔｐｏｗｅｒｏｆｅｘｔｒｅｍｅｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔｌｉｇｈｔ．
激光在大气中传输衰减特性研究
第36卷，增刊 红外与激光工程 2007年9月 V ol.36 Supplement Infrared and Laser Engineering Sep.2007收稿日期：2007-08-15作者简介：杨瑞科（1963-），男，陕西西安人，教授，博士，主要从事电磁波、光波在随机介质中的传输与散射特性等方面的研究。
Email: ruikeyang@激光在大气中传输衰减特性研究杨瑞科，马春林，韩香娥，苏振玲，鉴佃军（西安电子科技大学 理学院，陕西 西安 710071）摘要：激光在大气中传输特性的研究是激光探测与制导、激光通信等光电系统设计中的一个主要问题。
利用衰减的经验模型和Mie 理论，分别计算了不同大气能见度下的霾粒子对激光大气传输产生的衰减，并对这两种方法计算的结果进行比较分析；再根据Mie 理论和云雾的尺度分布模型计算了云雾的激光衰减。
结果表明，在近红外波段对于对流层大气中霾粒子的衰减预测应用Mie 理论计算更合理；云雾引起的衰减一般较大，并且随着能见度的减小，衰减增加较快。
因此，当b 15V <km 时，霾引起的衰减需要考虑；当b V 较小时，云雾的激光衰减是限制系统性能的主要因素。
关键词：激光； 大气； 衰减中图分类号：TN21 文献标识码：A 文章编号：1007-2276(2007)增(探测与制导)-0415-04Study of the attenuation characteristics of laser propagationin the atmosphereYANG Rui-ke, MA Chun-lin, HAN Xiang-e, SU Zhen-ling, JIAN Dian-jun(School of Science, Xidian University, Xi’an 710071, Chian)Abstract : The characteristics of laser atmospheric transmission is a primary issue while designing photoelectric system of laser detector, guidance and communications. Based on experiential model and Mie theory, the attenuation induced by hazes with visibility was calculated. The calculative results were compared and analyzed. The attenuation due to clouds and fog was analyzed and calculated using Mie theory and droplet size distribution. The results show that Mie theory is more reasonable than experiential model for atmospheric hazes attenuation prediction in the troposphere in infrared. The attenuation induced by clouds and fog increase quickly with the visibility decrease. Therefore, for b 15V <km, haze attenuation must be considered. For lower b V , the performance of laser system is limited by the attenuation of clouds and fog.Key words : Laser; Atmosphere; Attenuation0 引 言对于各种地基激光通信、探测系统等，对流层中各种因素对激光传输的影响是一些关键性的问题。
激光感生击穿光谱技术(LIBS)的原理及影响因素
并 且 探 测极 限达 到 １０ ０ｐ ｍ（ ｇ・ ） ０ ｐ ￣ ｍＬ 。经 过 ４ Ｏ多 年 的
的物质被喷射 出来 ，这个 过程称为激 光剥离 Fra bibliotek同时一个寿命
激 光 感生 击 穿光 谱 技 术 （ Ｉ Ｓ 的原 理 及 影 响 因素 ＬＢ ）
袁冬青 ， 明 周 ， 刘长 隆，言 峰， 戴 娟 ， 任乃飞
江 苏大 学 光 子 制 造 科 学 技 术 中 心 ， 苏 镇 江 江 ２ ２ １ １０３
摘
要
激光感生击穿光谱技术 （ ＩＳ 具有不需 制备样 品，快 速分析 ，可进行 实时控 制 的特 点显 示了 巨大 ＬＢ ）
很短 、 具有 高瞬态温度（ ００ ０℃） １ ０ 的发光等离子体在材料 表
面形成 。 这束等 离子 体里 ，剥 落材 料被 分解 为离 子和 原子 。
在激光脉冲的最后 ，因为等离子体以超音速 向周 围扩散快速
发展 ＬＢ Ｉ Ｓ经历了以下几个过程 ： Ｏ世纪 ６ ２ Ｏ年代 重点 是研 发
产生的光谱信号 。 出对 于 Ｃ 膜 当激发能量小 于 １ 得 ｒ ０ｍＪ时 ， 号差异 不 明显 。但是 当激 发能量 超过 １ 信 ０ｍＪ 时将产生 明显 的变化 。分析了激光特性 、 延迟时 间、实验装置 、 环境气体 的种类 及压力 、 双脉冲 、以及采 单／ 用 的理论分析方法对 ｕＢ Ｓ探测结果的影响 。 关键词 激光诱导击穿光谱 （ ＩＳ ；等离子体 ； ＬＢ ） 飞秒 ；纳秒 ； 影响 因素
一
冷却 。 这段 时间内，处于激发态 的原 子和离 子从 高能态跃迁 到低能态 ， 并发射 出具有 特定 波长的光辐射 。 通过灵敏 的光
激光诱导击穿光谱技术
word激光诱导击穿光谱的原理、装置与在地质分析中的应用摘要激光诱导击穿光谱技术(LIBS)是一种目前正在开展中的对样品中元素成分进展快速、现场定量检测的分析技术。
为了了解激光诱导击穿光谱技术(LIBS)技术和开展现况以与这项技术的应用情况，在课堂学习和相关根底实验的根底上，通过查阅相关文献和书籍进展了分析、整理、归纳。
文章从LIBS的由来、根本原理和实验装置进展了综述，讨论了激光诱导击穿光谱技术在地质分析方面的应用。
LIBS技术应用方便快捷，且应用前景广泛。
关键字：激光诱导击穿光谱；元素分析；地质分析The Principle and Device of Laser InducedBreakdown Spectroscopyandits Application in Geological AnalysisABSTRACTLaser-induced breakdownspectroscopy(LIBS)is a kind of analysis technique currently in development ,which is applied for rapid and on-site quantitative detection of the elements of the sample.To prehend the laser induced breakdown spectroscopy(LIBS)technology,the current development status of LIBStechnology and the application of the technology, LIBS technology was analyzed, arranged, and summarized on the basis of classroom learning , the related basic experiments and consulting relevant literatures and books. The origin, basic principle and experimental apparatus of LIBSare reviewed in this paper and the applications of laser induced breakdown spectroscopy in geological analysis are discussed.The application of LIBS technology are fast and convenient and LIBS technology will have broad application prospects.Key words:Laser InducedBreakdown Spectroscopy;elemental analysis;geological analysis1引言 (1)2激光诱导击穿光谱的原理 (2)3激光诱导击穿光谱的装置 (3)激光诱导击穿光谱的实验装置 (3)4激光诱导击穿光谱在地质分析中的应用 (5)激光诱导击穿光谱技术的应用现状 (5)激光诱导击穿光谱技术在地质方面的应用 (5)激光诱导击穿光谱技术在其他方面的应用 (7)5分析与讨论 (7)结果分析 (8)激光诱导击穿光谱技术的优点 (8)激光诱导击穿光谱技术的局限 (8)6结论 (8)参考文献 (9)激光诱导击穿光谱法(Laser Induced Breakdown Spectroscopy )简称为LIBS，是由美国Los Alamos国家实验室的David Cremers研究小组于1962年提出和实现的。
激光诱导击穿光谱技术发展与应用
激光诱导击穿光谱技术发展与应用激光诱导击穿光谱技术（LIBS）是一种近年来随着激光和光谱检测技术的发展而兴起的对元素定性和定量分析的技术，本文主要讲述该技术的研究现状，发展方向以及在环境污染检测、生物医学、植物学、空间探测和军事等诸多领域的应用。
标签：激光诱导击穿技术（LIBS）原理LIBS应用LIBS发展趋势及前景一、基本原理激光诱导击穿光谱技术（laser-induced breakdown spectroscopy，LIBS）是用高能量脉冲激光烧蚀材料，使材料表面的微量样品瞬间气化形成高温、高密度的等离子体，发射出带有样品内元素特征波长的等离子体光谱，谱线的波长和强度反映了样品中的元素组成及含量。
激光诱导击穿光谱技术基于原子光谱和离子光谱的波长与特定的元素一一对应的关系，而且光谱信号强度与对应元素的含量也具有一定的量化关系，通过解析等离子体光谱，并结合定量分析模型，可以得到分析样品成分的类别和含量信息。
二、激光诱导击穿光谱技术的研究发展LIBS技术作为一种物质成分检测方法，虽然相比于电感耦合等离子体发射光谱等光谱检测技术在精确度和灵敏度方面尚有不足，但是LIBS技术的样品需求量少并且无需预处理，对固体、液体、气体、非导电材料和生物样品等各种材料都适用，可同时探测多种元素。
为了将LIBS技术进一步向实用化方向推进，提高LIBS探测的可靠性、经济性和准确性，目前研究重点集中在对收集光谱信号的优化上，如增强光谱线信号强度、提高信噪比、降低基体效应、提高探测限等方面。
三、LIBS技术应用1.环境检测由于近几十年的工业发展，城市建设等因素导致环境污染日益严重，尤其是重金属污染、水体富营养化等越来越引起人们的重视。
这就迫切需要一种快速、原位、远距离、无需制样的技术来实现对环境污染物质的检测和监测。
LIBS 可以满足上述要求，可以检测分析任何形态的物质元素（液体，气体，固体），在对水体污染，危险有害废物，气体气溶胶污染物质的检测分析，定量计算等方面都有很广阔的應用前景。