熔融过程中升温和降温对Al特征谱线的影响

摘要

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13122 K,电子密度增大至4.65×10^(16)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16000 K左右,电子密度为7.6×10^(16)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。