低氣壓下80 ns長脈寬激光誘導擊穿銅合金光譜特性研究

袁 備， 寧日波， 李 倩， 韓艷麗， 徐送寧

沈陽理工大學理學院， 遼寧 沈陽 110159

引 言

激光誘導擊穿光譜(LIBS)作為一種定量定性分析手段具有實時快速、 多元素分析、 樣品損傷性小等優勢， 因此被廣泛應用于能源[1]， 環境[2]， 考古[3]等各領域。 激光脈寬作為光譜特性的重要影響參數， 受到國內外學者的關注， Ayumu Matsumoto[4]等研究了6與100 ns脈寬下的光譜特征差異性， 結果表明長脈寬下等離子體具有更長的光譜壽命， 同時Zr元素特征譜線得到明顯增強， 這展現出了百納秒級長脈寬激光脈沖在LIBS檢測中較強的優勢。 外界環境對LIBS光譜質量也有著重要的影響， 近年來國內外學者就環境氣氛及壓力對LIBS的影響進行了廣泛的研究[5-6]， 但大多集中在環境氣氛及高壓對光譜特性的影響。 已有一些學者應用脈寬10 ns級激光對低氣壓下的LIBS特性進行了研究[6-8]， 發現在適當降低環境氣壓(至104Pa量級)的條件下， 光譜強度和信背比均得到明顯提高。 考慮到脈寬及氣壓雙重因素的影響， Serife Yalcin等研究了低氣壓對發光強度、 信噪比、 等離子體膨脹以及飛秒激光誘導等離子體燒蝕深度的影響[9]， 結果表明， 降低環境氣壓會導致特征譜線發射強度的增強以及等離子體體積的增大， 在低氣壓下飛秒激光誘導等離子體光譜的信噪比和分辨率均得到提高， 更有利于光譜的分析。 而相對而言， 低氣壓對長脈寬(百納秒級)LIBS特性影響的研究卻較少。

在課題組之前的研究基礎上， 將氣壓設定在8.4×104～1.01×105Pa之間， 采用80 ns長脈寬激光作為激發……