激光诱导击穿光谱（LIBS）技术在矿物元素成份分析中的应用研究

摘要

利用聚焦的强激光束入射物体表面产生激光等离子体，对等离子体中原子和离子发射谱进行元素分析，这一过程叫做激光诱导击穿光谱(Laser-Induced Breakdown Spectroscopy)，简称LIBS。由于LIBS测量方法所具有的优点，如不需对样品进行预处理，快速、无损检测，高灵敏度，可以对固体、液体、气体中的悬浮颗粒等进行实时的现场检测，所以LIBS测量方法逐渐成为化学分析的一种重要方法。影响LIBS分析检测的主要因素有：激光的能量密度，激光的波长，激光脉冲宽度，样品的物理化学性质，以及周围环境气体的性质和压力等的影响。 本论文对LIBS的近年来的研究情况做了较为详细的概述，对LIBS的基本原理和特点进行了简单的阐述。设计和搭建了LIBS实验研究的平台；探索了将LIBS用于样品分析时的最佳实验条件。研究了激光入射角度、靶点、激光脉冲能量和延时对于LJBS信号强度的影响。初步确定了样品中元素激发念原子发射谱线的元素归属。对煤矿石样品和铜矿石样品做了具体的检测，并证实了LIBS是一种有效可行的用于煤杂质检测和地质化探检测的方法；确定了部分元素的最佳检测谱线。在此基础之上，探索了内标定法进行元素定量分析。

目录

文摘

英文文摘

致谢

引言

第一章绪论

1.1 LIBS的历史

1.2激光等离子体(LIP)基础原理研究情况

1.3 LIBS应用研究情况

1.4系统参数对LIBS影响的研究情况

1.5本论文的主要研究工作

第二章LIBS基本原理和方法

2.1激光诱导等离子体的基本性质和参数测量方法

2.2.1激光诱导等离子体的基本性质

2.2.2激光等离子体中电子密度的时间演化理论

2.2.3激光等离子体中的电子密度的实验测定方法

2.2 LIBS基本原理

2.2.1激光烧蚀与等离子体形成过程

2.2.2发射光谱

2.2.3光谱分析原理

2.3 LIBS的基本特点

第三章LIBS光谱分析实验研究

3.1实验装置

3.2实验测量及改进

3.3元素谱线归属的确定

3.4对LIBS信号特性的研究

3.4.1激光入射角度对于LIBS信号的影响

3.4.2靶点对于LIBS信号的影响

3.4.3激光脉冲能量对于LIBS信号的影响

3.4.5延时对LIBS信号的影响

3.5对实验样品的定性检测分析

3.5.1对煤矿石的LIBS检测

3.5.2对Y16铜矿石样品的LIBS检测

3.5.3对另外几种铜矿石的LIBS检测

3.6对实验样品的定量检测分析

3.7实验中未解决一些问题和下一步的工作

结论

参考文献

作者简历