样品加热结合空间约束的飞秒激光诱导击穿光谱用于合金元素定量分析研究

刘雁宾¹，赵上勇²，侯宗余^2,3，王哲^2,3，高勋⁴

1. 国家能源投资集团有限责任公司电力产业管理部2. 清华大学能源与动力工程系电力系统国家重点实验室清华-BP清洁能源研究与教育中心3. 清华大学山西清洁能源研究院4. 长春理工大学理学院

摘 要：铝合金是工业应用中最广泛的有色金属,添加一定元素形成的合金成为理想的结构材料,如何快速、精确的检测合金中元素的含量是生产和使用中的关键问题。实验基于样品加热结合空间约束的飞秒激光诱导击穿光谱方法（Femtosecond laser-induced breakdown spectroscopy,fs-LIBS）对铝合金元素进行了定量分析,探讨了样品加热结合空间约束条件下等离子体辐射光谱增强、稳定性提高的物理原因。实验结果发现,利用样品加热空间约束方法,等离子体辐射光谱增强,随着靶材温度的升高,等离子体辐射存在时间也明显延长;通过对铝合金系列中的Mn元素进行分析,比较了无约束、空间约束和样品加热结合空间约束实验条件下fs-LIBS的检出限、相对标准偏差和拟合度值,相比于无约束fs-LIBS,通过样品加热空间约束,在样品温度为150℃时,检出限和相对标准偏差值分别大约降低到原来的1/5和1/4,同时拟合度达到0.99以上。因此,利用样品加热结合空间约束方法,可以提高LIBS技术对于合金元素定量分析的探测灵敏度和分析精度。

关键词：样品加热;空间约束;飞秒激光诱导击穿光谱（fs-LIBS）;铝合金;