将激光诱导击穿光谱技术应用于钢铁检测,研究了不同金相组织对激光诱导钢铁等离子体特性的影响。选用45#钢,通过热处理,分别得到珠光体+铁素体、贝氏体和马氏体3种不同金相组织的钢铁样品。分析了不同激光脉冲能量下,3种不同金相组织的等离子体温度、电子密度和元素特征谱线强度的变化规律。实验结果表明,不同金相组织钢铁的等离子体温度、电子密度和元素特征谱线强度随脉冲能量的变化趋势基本一致。相同实验条件下,珠光体+铁素体组织的等离子体温度、电子密度和元素谱线强度均较大,贝氏体组织次之,马氏体组织最小。

对具有不同碳元素存在形态的4种化学纯试剂(无水对氨基苯磺酸、可溶性淀粉、石墨和碳酸钙)进行激光诱导击穿光谱实验。选用实验中探测到的碳元素原子谱线CI 247.856 nm作为分析线,研究了不同存在形态碳元素的激光诱导击穿特性。从物质的化学构成、分子内部原子结合的作用力大小等方面,说明了不同形态碳元素的光谱特性存在差异的原因。实验结果表明:存在于结构复杂、化学键能较大的物质中的碳元素,被激发所需的激光能量也较大。

利用激光诱导击穿光谱技术,分析由快速灰化法制得的粉煤灰样品中的未燃碳。实验中发现,常用的C元素分析谱线C 247.86 nm附近存在明显的Fe 247. 95 nm谱线干扰,严重影响未燃碳的激光诱导击穿光谱分析。选用处于深紫外区不存在其他光谱干扰的C 193.03 nm谱线作为分析线,建立未燃碳的定量分析曲线。研究结果表明,在大气常压环境下,通过对光谱探测系统进行深紫外增强镀膜处理,选用短焦距准直透镜和抗紫外光纤,可以探测到明显的C 193.03 nm谱线,由此分析未燃碳可以得到良好的定标曲线,拟合度为0.99,检测限为0.74%(质量分数)。

将激光诱导击穿光谱技术应用于煤质检测, 分析了燃煤形态对激光烧蚀特性的影响。利用532 nm激光在大气常压环境下烧蚀样品, 同时使用多通道光纤光谱仪和CCD探测器对激光烧蚀形成的等离子体发射信号进行分光和探测。对比分析两种不同形态煤样的等离子体温度、电子密度以及元素特征谱线强度随脉冲能量变化的规律。实验研究表明, 样品形态对燃煤的激光烧蚀特性有显著影响。不同形态燃煤的等离子体温度、电子密度以及元素特征谱线强度随脉冲能量的变化规律有所不同。相同实验条件下, 粉状煤样形成的等离子体温度和电子密度均比块状煤样的高, 但块状煤样的元素特征谱线强度则更大。

研究了水分对激光诱导击穿煤粉等离子体特性的影响，以分析水分对激光诱导击穿煤粉定量测量的影响。实验选取了空干基C和Si元素含量相近但水分差别较大的神华煤和平朔煤，分别采用其收到基和干燥基共4个样品进行实验。采用Ca的原子谱线计算了各样品在延迟时间分别为83 ns，500 ns，917 ns和1292 ns时的激光诱导击穿等离子体温度，并分别用C247.856 nm和Si390.5523 nm特征谱线估算了电子密度。实验表明，各样品的激光等离子体温度随着延迟时间的增大而降低，含水分的煤样其激光诱导击穿等离子体的温度较低，而电子密度受水分的影响不大，含水分的煤样其激光诱导击穿的特征谱线强度较弱。

研究了应用激光感生击穿光谱技术对燃煤进行元素快速定量分析的可行性。介绍了用于激光感生击穿光谱技术定量分析的定标曲线方法，并以5种煤样作为实验对象，选取激光击穿煤粉时碳元素505．2 nm原子发射谱线为分析谱线，定量分析了延迟时间分别为0．8 μs，1．2μs，1．6 μs，2．0μs和2．4μs时煤粉中的含碳量，将测量结果与元素分析仪测量结果比较，延迟时间为1．6μs时测量误差最小。根据等离子体发射机制分析了延迟时间对定量分析的影响。实验结果表明：激光感生击穿光谱技术的分析精度较高，可望用于煤质特性快速检测。