为了解决单脉冲激光诱导击穿光谱(LIBS)技术在元素分析时空间分辨本领与分析灵敏度之间的矛盾, 本文利用一台双波长输出的Nd∶YAG激光器开展了双波长激光剥离-激光诱导击穿光谱(LA-LIBS)技术的研究。 其中532 nm的二倍频激光用于剥离样品; 1 064 nm的基频激光通过大芯径石英玻璃光纤传输并实现一定的延时后用于击穿被剥离的样品。 两束激光采用正交几何配置以实现高空间分辨高灵敏的元素分析。 实验研究了1 064 nm激光到光纤的耦合、 光纤输出后的准直以及再聚焦时的一些关键技术问题。 研究并得出了四种不同光纤对激光能量的传输能力。 选择利用芯径为800 μm, 数值孔径为0.39、 长50 m的石英玻璃光纤成功传输了15 mJ的调Q激光脉冲并实现了250 ns的延时。 并在此基础上开展了铜合金样品的双波长LA-LIBS分析, 实验验证了基于一台Nd∶YAG激光器开展双波长LA-LIBS研究的可行性。 该技术只需要一台激光器就可以完成相应的光谱分析, 具有系统结构简单, 便于小型化等优点, 适合对不同样品开展原位的高空间分辨高灵敏的元素显微分析。

报道了采用激光点火辅助火花诱导击穿光谱技术分析铝合金中痕量元素时的分析行为。 用低能量激光脉冲聚焦于样品表面并在放电电极之间产生等离子体来触发高压火花放电以改善火花诱导击穿光谱技术的分析行为。 在当前空间几何配置下, 研究得到了最佳的放电电压和储能电容等参数并在最佳实验条件下分析了样品中的铜元素, 其检出限达到0.7 ppm。 激光点火的辅助手段改善了火花诱导击穿光谱技术在元素分析时信号的稳定性、 提高了分析精度。 同时它还能够有效地降低放电电压, 改善其空间分辨本领。 研究表明激光点火辅助火花诱导击穿光谱技术具有灵敏度高、 稳定性好以及具有较好的空间分辨本领的特点, 非常适合于各种合金中的痕量元素分析。

采用正交几何配置的双波长双脉冲激光烧蚀-激光诱导击穿光谱技术准确测量了铝合金样品的激光烧蚀阈值。在烧蚀激光波长为532 nm、脉宽为12 ns并采用焦距为2 cm的非球面透镜强聚焦的条件下, 得到铝合金的激光能量烧蚀阈值为48 μJ, 等效的能量密度烧蚀阈值为9.8 J/cm2。该技术是一种新的激光烧蚀阈值的光谱测量手段, 与传统的测量技术相比, 具有高灵敏、准确、快捷和便利的特点, 可以用于不同材料的激光烧蚀阈值的准确测量。