在可调谐二极管激光吸收光谱技术中, 直接吸收法通过对透射光强拟合可直接得到线型函数, 但目前具有较高信噪比的波长调制法不能对其进行有效测量。提出一种基于多次谐波的线型函数测量理论及方法, 通过谐波通项表达式推导出谱线中心频率处二次与四次谐波比值仅与线型函数和调制系数有关, 当调制系数m为2.492 8时, 无论线型函数中Gauss线宽和Lorentz线宽所占比例如何, 二次与四次谐波比值均为2.186 2, 根据该点的特征可首先得到谱线半宽, 然后将其应用于弱吸收条件下2f/1f气体浓度免标法测量。实验中采用2 326.82 nm处谱线对CO浓度进行了测量, 其结果与传统直接吸收法测量结果误差小于2%。文中为波长调制法中线型函数的精确测量提供了重要的理论依据, 进一步完善了2f/1f免标法。

为克服自吸收效应对炉渣样品定量分析结果的影响, 基于快速模拟退火算法的优化过程, 结合等离子体发射光谱的基本理论, 发展了一种基于多种粒子发射谱线的自吸收校正算法, 给出了该算法的流程图。 利用前述自吸收校正算法分别对精炼渣和高炉渣样品的激光诱导等离子体发射光谱强度进行校正, 并结合无标分析法, 对比分析了自吸收校正算法对样品成分定量分析结果的影响。 对比自吸收校正前后的Boltzmann图可以看出, 经自吸收校正后, 等离子体中各粒子的温度均稳定在11600K左右, 结果明显趋于一致。 利用自吸收校正后同种粒子的等离子体光谱构建的Boltzmann图中, 除一组数据外, 其他数据在Boltzmann图中的截距基本一致。 利用经自吸收校正后的谱线, 对两种炉渣样品成分进行定量分析的结果表明: 对于精炼渣, MgO的定量分析结果精度不高, 若不分析MgO的含量, 则CaO, Al2O3和SiO2等成分定量分析结果的相对误差会明显降低; 对于MgO含量为8.49%的高炉渣样品, Al2O3定量分析结果的精度最高, 相对误差为2.38%, MgO最低, 相对误差为28.27%, 但基本可以反映出该成分在样品中的含量。

金属合金的组分变化可以影响合金的机械性能特性, 定量检测激光加工过程中合金组分的变化显得至关重要。针对激光加工金属合金过程中熔融金属组分的变化情况进行了实验研究, 采用自由定标的激光诱导击穿光谱法对7075铝合金熔融金属的元素成分进行了定量分析, 并研究了不同加工条件(激光脉冲宽度)下组分的变化情况。实验结果表明, 激光加工后的熔融金属中Mg元素浓度降低, 而且随加工激光的脉冲宽度增大, Mg元素的浓度逐渐降低。由此也可见, 激光加工过程中材料的选择性气化与作用激光的脉冲宽度相关。