1 吉林大学白求恩第一医院核医学科，吉林 长春 130021
2 空军航空大学航空基础学院，吉林 长春 130022
3 空军航空大学作战勤务学院，吉林 长春 130022
4 吉林大学原子与分子物理研究所，吉林 长春 130012
针对飞秒脉冲激光诱导击穿光谱（fs-LIBS）中Al靶温度对AlO分子光谱的影响进行了实验研究。通过测量AlO分子的光谱强度和振动温度，发现Al靶温度对fs-LIBS技术中AlO分子的光谱特性有显著的影响。研究结果表明，提高靶材温度能有效增强fs-LIBS中AlO分子的光谱信号强度，并提高分子的振动温度和寿命。此外，时间分辨光谱分析结果还揭示出在高Al靶温度条件下，AlO分子的辐射寿命较长，光谱信号强度较强。这意味着在高温下，分子能够停留更长的时间，增加了光谱信号的持续时间。通过调控飞秒激光能量和靶材温度，可以获得更强的分子发射和光谱信号，从而实现更高的灵敏度和准确性。研究结果为fs-LIBS技术中样品温度对分子光谱的调控机制研究提供了实验数据。
光谱学 激光诱导击穿光谱 飞秒激光 分子光谱 样品温度 AlO
1 长春工业大学电气与电子工程学院, 吉林 长春 130012
2 长春工业大学机电工程学院, 吉林 长春 130012
3 吉林建筑科技学院, 吉林 长春 130114
为了解决LIBS技术应用于冶金过程成分分析时, 温度变化导致测量精度低, 重复性差的问题, 就温度变化对等离子体的影响进行研究。 以Al元素为研究对象, 对比分析不同温度下的光谱强度、 等离子体电子温度和电子密度, 总结了温度上升和下降时光谱强度和等离子体特征参数的变化规律。 结果表明, Al元素特征谱线强度随温度上升呈增大趋势, 在700 ℃时达到饱和, 等离子体特征参数变化趋势与谱线强度基本一致, 当样品温度加热至700 ℃时, 等离子体电子温度上升至13 122 K, 电子密度增大至4.65×1016 cm-3; 与温度上升相比, 温度下降过程中, 等离子体光谱强度, 电子温度和电子密度的变化总体分为三个阶段。 第一阶段, 样品停止加热自然冷却, 光谱强度、 电子温度和电子密度随样品温度迅速下降; 第二阶段, 当样品温度下降至660 ℃左右时, 光谱强度下降速度变缓, 并趋于平稳, 此时等离子体电子温度稳定在16 000 K左右, 电子密度为7.6×1016 cm-3; 第三阶段, 光谱强度及等离子体特征参数持续下降, 直至样品温度下降至室温。 由此可见, 将LIBS技术应用于熔融金属成分检测时, 可以通过控制样品温度, 获取最佳的测量点, 进而提高LIBS技术的检测准确性。
激光诱导击穿光谱 样品温度 电子温度 电子密度 Laser induced breakdown spectroscopy Sample temperature Electron temperature Electron density
1 空军航空大学 航空基础学院，吉林 长春 130022
2 空军航空大学 作战勤务学院，吉林 长春 130022
3 吉林大学第一医院 核医学科，吉林 长春 130021
4 吉林大学 原子与分子物理研究所，吉林 长春 130012
升高样品温度和采用空间约束能提高激光诱导击穿光谱的信号强度，两种技术的结合可以进一步提高激光诱导击穿光谱的光谱强度。本文在空气环境中研究了升高样品温度和空间约束效应两种方法相结合对激光诱导击穿光谱的影响，测量了激光诱导铝等离子体的时间分辨光谱。实验结果表明：升高样品温度能增加激光诱导击穿光谱的信号强度，高温样品能耦合更多的激光能量；当圆柱形腔被用于约束等离子体时，信号强度得到了进一步提高。两个实验条件的结合对于激光诱导击穿光谱信号增强的效果明显强于单独升高样品温度或者单独采用空间约束的增强效果。单一200 °C高温下样品的Al(I) 396.2 nm线强度增加了1.4倍；单一空间约束条件下的Al(I) 396.2 nm线强度增加了1.3倍；而在200 °C和空间约束的组合条件下，Al(I) 396.2 nm线强度增加了2.1倍。这个结合效应增强效果产生主要由于激光照射高温样品产生更强的冲击波，从而能更有效地压缩高温下产生的更大尺寸的等离子体羽，进一步提高了激光诱导击穿光谱的强度。
激光诱导击穿光谱 样品温度 空间约束 光谱增强 等离子体 laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS) sample temperature spatial confinement spectral enhancement plasma
1 蚌埠学院理学院,安徽 蚌埠 233030
2 光电材料科学与技术安徽省重点实验室, 安徽 芜湖 241000
为了研究样品温度变化对激光诱导铜等离子体特征参数的影响,利用单脉冲激光诱导激发加热台上的样品形成等离子体, 改变样品温度获得相应的黄铜等离子体发射光谱。分析了样品温度变化时特征谱线强度的变化,并在局部热 平衡(Local thermodynamic equilibrium, LTE)条件下,利用Boltzman方程和Stark展宽计算并获得不同样品温度 条件下等离子体电子温度和电子密度随时间的演化规律,同时讨论了激光诱导金属等离子体光谱增强的原因。 实验结果表明,延迟时间相同时,样品温度越高,谱线强度越强,电子温度和电子密度越大。由此可见, 适当升高样品温度可以提高谱线强度。
激光诱导击穿光谱 样品温度 电子温度 电子密度 ICCD门延迟 laser-induced breakdown spectroscopy sample temperature electron temperature electron density ICCD gate delay 大气与环境光学学报
2020, 15(2): 110
1 吉林大学原子与分子物理研究所, 吉林 长春 130012
2 吉林省应用原子分子光谱重点实验室, 吉林 长春130012
使用纳秒激光激发铝箔产生等离子体,对铝箔进行加热,研究样品温度对激光诱导击穿光谱强度和信噪比的影响;对烧蚀坑的直径进行测量,观察烧蚀坑直径随温度的变化。结果表明:铝的两条谱线强度和信噪比均随温度升高而增大,烧蚀坑尺寸也随温度升高而增大。证实了加热样品可以提高激光诱导击穿光谱的灵敏度。
光谱学 激光诱导击穿光谱 样品温度 光谱强度 信噪比 烧蚀坑直径
长春工业大学电气与电子工程学院, 吉林 长春 130000
为研究样品温度变化对激光诱导击穿铝(Al)等离子体特征参数的影响,采用双脉冲激光器诱导激发在中频炉中加热的Al样品形成等离子体,对比分析了样品温度变化时不同特征谱线强度的变化;分析了CCD相机采集的不同样品温度下等离子体羽的形态变化;在局部热力学平衡条件下,用Boltzmann斜线法和Stark展宽法分析了等离子体电子温度和电子密度随样品温度的演化规律;使用Lorentz线型拟合分析了随样品温度变化的不同谱线的半峰全宽(FWHMs)。研究结果表明,等离子体羽的形态大小变化可以作为其电子温度和电子密度等特征参数随样品温度变化的直观反映;随着样品温度升高,等离子羽形态、谱线强度、FWHM、电子温度和电子密度都增大至饱和状态,并且样品温度对离子线和原子线的谱线强度和FWHM有不同的增强效果。
激光光学 双脉冲激光诱导击穿光谱 样品温度 等离子体羽形态 电子温度 电子密度 半峰全宽 激光与光电子学进展
2018, 55(2): 021401
河北大学物理科学与技术学院河北省光电信息材料重点实验室，河北 保定 071002
增强激光诱导等离子体的发射光谱强度，对于精确测量微弱光谱信号，改进待测材料中低含量元素的探测灵敏度意义重要。首先对金属样品加热升温，并且在一定温度时利用波长为1 064 nm的Nd:YAG纳秒脉冲激光烧蚀样品，激发产生等离子体，测量了不同样品温度条件下等离子体的发射光谱强度和信噪比。结果表明，采用的激光能量为200 mJ时，随着样品温度的升高，等离子体辐射会逐渐增强，并且在温度为150 ℃时达到最大。计算表明，样品中分析元素Mo、Cr、Ni和Mn在温度为150 ℃时的光谱线强度比室温条件下的分别提高了54.56%，72.43%，70.29%和54.01%，光谱信噪比分别增大了37.44%，40.74%，38.6%和37.06%。实验还通过观察等离子体的照片，测量等离子体的温度、电子密度和样品蒸发量，讨论了激光诱导金属等离子体辐射增强的原因。可见，升高样品温度是改善激光等离子体光谱质量的一种有效手段。
激光诱导等离子体 样品温度 光谱强度 信噪比 标钢样品 laser-induced plasma sample temperature spectral intensity signal-to- noise ratio standard steel sample 红外与激光工程
2015, 44(11): 3223
河北大学 物理科学与技术学院 河北省光电信息材料重点实验室, 河北 保定 071002
为了研究样品温度对激光诱导等离子体辐射特性的影响, 以国家标准土壤样品为靶, 在空气中利用波长为1 064 nm的Nd∶YAG纳秒脉冲激光烧蚀不同温度(≤350 ℃)下的片状样品, 测量了激光诱导等离子体的发射光谱强度和信噪比, 计算了光谱分析检出限和信号的测量准确度.实验结果表明, 当能量为200 mJ时, 随着样品温度的升高, 等离子体辐射逐渐增强, 并且在样品温度为300℃时达到最大值.计算表明, 元素Al、Mg、Ba和Fe在300 ℃样品温度时的光谱线强度比室温条件下分别提高了67%、58%、61%和52%, 信噪比分别增大了41%、51%、28%和38%, 且元素分析检出限和光谱信号稳定性均有改善.升高样品温度有利于改善激光光谱的质量.
激光诱导击穿光谱 样品温度 光谱强度 信噪比 检出限 Laser-induced breakdown spectroscopy Sample temperature Spectral intensity Signal-to- noise ratio Limit of detection
