偏振分辨激光誘導(dǎo)擊穿光譜的鋁鐵合金信背比改善效果研究

程德偉，盧景琦，賈信庭，吳子俊，黃 劍

武漢理工大學(xué)理學(xué)院，湖北 武漢 430070

引 言

激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)(laser-induced breakdown spectroscopy，LIBS)以其快捷性和多元素在線檢測(cè)的特點(diǎn)廣泛應(yīng)用于環(huán)保，工業(yè)，農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域，能對(duì)各種形態(tài)的樣品進(jìn)行實(shí)時(shí)的快速檢測(cè)。通常, LIBS光譜由分立譜和連續(xù)譜組成，其中連續(xù)譜是分析光譜時(shí)主要干擾因素，一般用信背比(signal to background ratio，SBR)來(lái)衡量背景譜干擾對(duì)信號(hào)的影響，壓制背景，提升信背比是改善LIBS的檢測(cè)效果的重要手段。目前較為成熟的方法比如時(shí)間分辨LIBS是采用ICCD(增強(qiáng)型電荷耦合器)進(jìn)行時(shí)間分辨LIBS來(lái)避開背景噪聲較大的時(shí)間段，找到最優(yōu)采樣時(shí)刻，然而這種方法的缺點(diǎn)是成本較高。有研究采用空間分辨LIBS提升信背比，但系統(tǒng)復(fù)雜性較高[1]。近年來(lái)偏振分辨LIBS有進(jìn)一步的發(fā)展，有望簡(jiǎn)便而有效地提高LIBS技術(shù)的定量分析能力。Penczak等[2]對(duì)Si樣品進(jìn)行了多個(gè)對(duì)照組的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)在超快速相機(jī)觀測(cè)下偏振態(tài)的持續(xù)時(shí)間比脈沖寬度大得多，以此推測(cè)激光偏振態(tài)對(duì)光譜偏振度的影響不大，并通過(guò)阻擋激光散射光后發(fā)現(xiàn)探測(cè)到的光均含有s偏振光，認(rèn)為菲涅爾反射是產(chǎn)生偏振的重要原因。Wubetu等[3]對(duì)比了時(shí)間分辨下的鋁的離散譜和連續(xù)譜的偏振度，觀察到在延時(shí)200～700 ns時(shí)連續(xù)譜的偏振度比離散譜的大3～4倍。Nejad等[4]在高能量密度下進(jìn)行偏振分辨LIBS的鋁合金實(shí)驗(yàn)，觀察到偏振度在不同波長(zhǎng)和能量密度上的變化不大，改變?nèi)肷浣呛褪占且矝](méi)有明顯的偏振度變化，未發(fā)現(xiàn)PRLIBS能較好地改善各波長(zhǎng)的信背比，認(rèn)為可能是離子核的動(dòng)態(tài)極化和德拜電子碰撞產(chǎn)生的軔致輻射影響了等離子體光譜的偏振性。……