鉛的激光燒蝕坑模擬及單脈沖激光誘導(dǎo)擊穿光譜檢測(cè).pdf

1、隨著激光技術(shù)的不斷發(fā)展,特別是脈沖激光的出現(xiàn),單脈沖激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)(Single-Shot Laser-Induced Breakdown Spectroscopy)已經(jīng)成為物質(zhì)檢測(cè)領(lǐng)域的一個(gè)引人注目的分支。本文從分子動(dòng)力學(xué)模擬以及對(duì)元素的定性定量實(shí)驗(yàn)兩個(gè)方面入手,對(duì)單脈沖LIBS技術(shù)進(jìn)行了研究,主要內(nèi)容包括:
　　 在理論方面,本論文建立了嶄新的激光燒蝕模擬模型。利用非穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)方法和EAM勢(shì)相結(jié)合的算法,編寫了激光燒蝕

2、鉛樣品的二維分子動(dòng)力學(xué)模擬程序,對(duì)激光表面燒蝕坑隨時(shí)間的變化進(jìn)行了模擬。在模擬中,本文的模型先利用非穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)方程,得出加載激光后粒子的初速度情況；再利用EAM勢(shì)及其推導(dǎo)出的作用力,得出在具有初速度和金屬鍵逐漸被破壞的情況下,粒子之間的相互作用及運(yùn)動(dòng)情況。通過對(duì)燒蝕坑及其噴射粒子進(jìn)行的研究,統(tǒng)計(jì)了燒蝕坑外粒子的速度分布情況,計(jì)算了對(duì)鉛的405.8nm特征發(fā)射光譜有貢獻(xiàn)的那一部分粒子占噴出總粒子數(shù)的百分比,找出了這個(gè)百分比隨時(shí)間的變化情況

3、,并進(jìn)行了討論。
　　 在實(shí)驗(yàn)方面,本文主要使用脈沖寬度為10ns的Nd:YAG調(diào)Q激光器,利用單脈沖LIBS技術(shù),對(duì)鉛進(jìn)行了定性和定量檢測(cè)。本文討論了單脈沖LIBS技術(shù)在元素檢測(cè)上的意義及優(yōu)缺點(diǎn),并對(duì)單脈沖信號(hào)的可重復(fù)性和數(shù)據(jù)處理方法進(jìn)行了分析。此外,本文還深入研究了鉛的各類發(fā)射光譜,并對(duì)選擇405.8nm的發(fā)射光譜線作為檢驗(yàn)鉛元素存在依據(jù)的因?yàn)檫M(jìn)行了解釋。在定性分析中,本文利用單脈沖LIBS技術(shù),得出了純鉛、含鉛玻璃、焊絲、

4、Pb Sn合金中的激光誘導(dǎo)發(fā)射光譜,并驗(yàn)證了使用405.8nm光譜線作為檢驗(yàn)依據(jù)的正確性。在定量分析中,本文討論了脈沖能量分別為107mJ、139.2mJ、171.5mJ,波長(zhǎng)分別為1064nm、532nm、1064／532nm的激光作用下,純鉛樣品發(fā)射光譜的定量變化情況；比較了相同波長(zhǎng)、不同能量的單脈沖激光對(duì)鉛定量分析的影響,不同波長(zhǎng)、相同能量的單脈沖激光對(duì)鉛定量分析的影響,以及不同能量,相同波長(zhǎng)的雙光束脈沖激光對(duì)鉛定量分析的影響。本