激光与光电子学进展, 2019, 56 (2): 023002, 网络出版: 2019-08-01   

手持式激光诱导击穿光谱仪对铝合金中镁钛元素的定量分析 下载: 897次

Quantitative Analysis of Magnesium and Titanium Elements in Aluminum Alloy by Handheld Laser-Induced Breakdown Spectroscopy
作者单位
1 南京理工大学电子工程与光电技术学院, 江苏 南京 210094
2 南京先进激光技术研究院, 江苏 南京 210038
图 & 表

图 1. 手持式LIBS光路结构示意图。 (a)激发光光路图;(b)信号光光路图

Fig. 1. Schematic of optical path structure in handheld LIBS. (a) Path diagram of excitation light; (b) path diagram of signal light

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图 2. ZEMAX仿真的光线追迹图

Fig. 2. Ray trace image simulated by ZEMAX

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图 3. 实验装置图

Fig. 3. Experimental setup

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图 4. 光谱图。(a)原始光谱图;(b)预处理的光谱

Fig. 4. Spectrogram. (a) Original signal spectrum; (b) processed signal spectrum

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图 5. 型号为E111的标准样品光谱

Fig. 5. Spectrum of standard sample E111

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图 6. Mg元素在383.83 nm及285.17 nm特征谱线处的定标曲线

Fig. 6. Calibration curves of Mg element at 383.83 nm and 285.17 nm characteristic lines

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图 7. Ti元素在323.38 nm及336.12 nm特征谱线处的定标曲线

Fig. 7. Calibration curves of Ti element at 323.38 nm and 336.12 nm characteristic lines

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表 1镜片结构参数

Table1. Structural parameters of lens

No.TypeRadius /mmThickness /mmGlass
1StandardInfinity20
2TiltInfinity50K9
3Standard24.628-26.701Mirror
4Standard53.14556.520Mirror
5StandardInfinity-56.520
6Standard53.14526.701Mirror
7Standard24.628-50Mirror
8TiltInfinity40K9
9Evenasphere-50.8-Mirror

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表 2用于绘制定标曲线的样品型号及成分组成

Table2. Sample names and compositions used for drawing calibration curves

SamplenameMass fraction /%
SiFeCuMnMgCrNiZnTiAl
E1111.2500.8251.8801.2400.6920.0920.1610.4010.121Others
E213b0.2870.3130.1291.5200.052-0.0750.0470.060Others
E924d12.2901.0602.0200.2610.265-0.4271.5400.018Others
60630.0980.1100.0120.4601.2100.310-0.0530.220Others
E123a0.1270.3504.1100.5321.510-0.0370.1470.039Others

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表 3用于验证定标曲线的样品型号及成分组成

Table3. Sample names and compositions used for verifying calibration curves

SamplenameMass fraction /%
SiFeCuMnMgCrNiZnTiAl
K60610.5880.2920.2780.1181.0500.2080.0310.1540.108Others
K6063b0.4190.2230.0190.0200.5470.024-0.0270.023Others

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表 4样品的验证结果及相对误差

Table4. Verification results and relative errors of sample

SamplenameMass fraction of Mg /%Mass fraction of Ti /%
285.17 nm383.83 nm323.45 nm334.94 nm
StandardvalueMeasuredvalueRelativeerrorStandardvalueMeasuredvalueRelativeerrorStandardvalueMeasuredvalueRelativeerrorStandardvalueMeasuredvalueRelativeerror
K60611.0501.0212.761.0501.0722.100.1080.1061.850.1080.1134.63
K6063b0.5470.5867.130.5470.5561.650.0230.0224.350.0230.0258.70

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表 5分析元素在不同特征谱线的检出限

Table5. Detection limits of different spectral lines in element analysis

ParameterMgTi
285.17 nm383.83 nm323.45 nm334.94 nm
Slope of calibration curve3410.063117.092205.072398.08
Detection limit /(μg·g-1)564.8538.7405.6398.9

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李婧御, 陈宽, 陈国飞, 李扬彦, 曾爱军, 辛煜. 手持式激光诱导击穿光谱仪对铝合金中镁钛元素的定量分析[J]. 激光与光电子学进展, 2019, 56(2): 023002. Jingyu Li, Kuan Chen, Guofei Chen, Yangyan Li, Aijun Zeng, Yu Xin. Quantitative Analysis of Magnesium and Titanium Elements in Aluminum Alloy by Handheld Laser-Induced Breakdown Spectroscopy[J]. Laser & Optoelectronics Progress, 2019, 56(2): 023002.

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