重庆邮电大学光电工程学院光电信息感测与传输技术重庆市重点实验室, 重庆 400065
搭建了正交的再加热双脉冲激光诱导击穿光谱(RDP-LIBS)实验装置。以黄连为研究对象,用其特征谱线的光谱强度和信背比评估了光谱特性。通过优化探测延时、两束激光能量值组合及脉冲间隔等实验参数,提高了检测的灵敏度。相比单脉冲激光诱导击穿光谱(SP-LIBS)技术,RDP-LIBS技术对4条特征谱线(Fe、Al、Ca、CN)的光谱强度增强倍数分别为4.0,5.5,10.0和3.5。RDP-LIBS下的等离子体电子激发温度和电子数密度均比SP-LIBS下的有所提高。
激光技术 激光诱导击穿光谱(LIBS) 光谱增强 再加热双脉冲 中药材 电子激发温度 电子数密度
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所, 安徽省光子器件与材料重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 合肥工业大学仪器科学与光电工程学院, 安徽 合肥 230009
3 中国科学技术大学环境科学与光电技术学院, 安徽 合肥 230026
为了研究再加热双脉冲激光诱导击穿光谱(LIBS)对信号的增强机制, 分别采用单脉冲LIBS和再加热双脉冲LIBS两种方式烧蚀合金钢样品产生等离子体, 利用高分辨率的中阶梯光栅光谱仪采集等离子体发射光谱信号, 同时用快速成像ICCD相机观测等离子体形态的变化, 研究了两种烧蚀方式下等离子体的时空演变特性。通过比较两种烧蚀方式下等离子体产生初期光谱信号和图像的时间演变规律, 发现再加热双脉冲LIBS提高了等离子体温度, 且当信号采集延时等于再加热双脉冲的脉冲间隔时, 等离子体温度的衰减速率发生变化; 再加热双脉冲LIBS使等离子体图像强度增加, 等离子体的中心区域高度和宽度分别增大了23.5%和15.1%。空间分布的研究结果表明, 与单脉冲LIBS相比, 当到样品表面的距离大于0.6 mm时, 等离子体中的Fe Ⅱ和N Ⅰ谱线强度有较明显的增强, 而Fe Ⅰ谱线在空间不同位置处的增强程度都较小, 局部区域有减小的现象; 再加热双脉冲LIBS使等离子体温度增加了约2 000 K, 等离子体中产生了一个较大的高温区域。综合时空演变的实验结果说明再加热双脉冲对光谱信号增强的机制主要是由于第二束激光对第一束激光烧蚀样品产生的等离子体再次激发, 使等离子体温度增加, 进而引起等离子体辐射强度增加。
再加热双脉冲 激光诱导等离子体 时空演变 Reheating double pulse Laser-induced plasma Temporal and spatial evolution
