▌BLAZE在LIBS技术中的应用
等离子体光谱仪对合金中元素检测
   等离子体光谱仪   
   LIBS技术   
   元素分析   
   合金   
【概述】材料的元素成分和含量决定着材料的物理和化学性能,快速、准确、低成本地获取材料的成分和含量信息一直是研究学者的努力方向。激光诱导击穿光谱(LIBS)技术是一种极具发展潜力的元素分析技术。它以激光作为激发源烧蚀待测样品产生等离子体,通过光谱仪探测等离子体的发射光谱,对光谱进行分析即可获得待测样品的元素类别和含量信息。
近年来,国内外已有许多学者将 LIBS(激光诱导击穿光谱)技术应用于合金中元素成分的研究。LIBS 技术与常用的合金检测技术相比,无需对样品进行预处理,具有多元素同时检测、结构简单、检测速度快、不受样品形态影响等独特优势,在该领域展现出广阔的应用前景。
      
      LIBS 技术对光谱仪有一系列的要求,如亚纳米级别的分辨率、微秒级的积分时间、多通道采集、精确的时序控制等,这些要求旨在确保准确地捕获、分析由激光诱导产生的等离子体光谱信号。
复享光学推出全新 BLAZE系列等离子体光谱仪,支持多通道设计,波段范围覆盖 200~1100nm,最高 0.06nm 高分辨率,9μs 最小积分时间和小于 1μs的触发延迟,减少了等离子体膨胀初期连续辐射谱线的误采集,大大提高信噪比和重复性,完全满足 LIBS 成分检测的要求。
      
      【样品 & 测试】LIBS 检测装置通常由脉冲激光器、样品平台、光谱仪和计算机四部分组成。按图2 搭建实验装置,对网购所得某品牌“304不锈钢” 和“45号钢” 标准物质进行 LIBS 检测。
      
图3,304不锈钢和45号钢的LIBS预处理光谱图
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如图3 光谱曲线所示,可以看出 LIBS 谱图峰型尖锐,区别明显,0.1nm 的极近特征峰也可以区分开。与表1 相关文献资料的特征谱线进行比对,从图4 可以看出,304不锈钢在 356.5nm,357.0nm,358.1nm,360.9nm,361.9nm,363.1nm,364.8nm 出现铁元素特征峰,在 357.9nm,359.3nm,360.5nm 处出现铬元素特征峰,而 45号钢只有铁元素特征峰。两个细节图对比表明 304不锈钢主要由铁元素和铬元素组成,45号钢主要由铁元素组成,不含有铬元素。
      
在实际的检测过程中,矿石原料的金属成分比合金的含量要低,因此,必须抓住触发之后 1μs 左右较强的原子谱线进行探测。
【总结】复享光学的等离子体光谱仪BLAZE,搭载 CMOS探测器,支持多通道设计,最高支持 0.06nm 分辨率,能分辨极近元素特征峰。同时,该系列时序控制精确至纳秒级,能避开脉冲激光和连续辐射,测到激发后 1μ s左右较强原子谱线信号,有利于微量元素检测,深度适配 LIBS 应用场景。
      
      【参考文献】
      李祥友等. "激光诱导击穿光谱技术及应用综述." 中国激光 49.12(2022):32.