激光誘導(dǎo)擊穿光譜是一種基于激光燒蝕方法的新型動態(tài)光譜測量技術(shù),通過超短脈沖激光聚焦樣品表面形成等離子體,進而對等離子體發(fā)射光譜進行分析以確定樣品的物質(zhì)成分及含量。因為超短脈沖激光聚焦后能量密度較高,可以將任何物態(tài)(固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài))的樣品激發(fā)形成等離子體,所以激光誘導(dǎo)擊穿光譜幾乎不受樣品形式的限制,也不需要對樣品進行切片、研磨等預(yù)處理。
但是樣品表面的粗糙程度真的對激光誘導(dǎo)擊穿光譜毫無影響嗎?近日,中國科學(xué)院沈陽自動化研究所針對金屬工件表面產(chǎn)生的“刮痕”在激光誘導(dǎo)擊穿光譜分析組成成分時的影響為對象,研究了不同表面粗糙度下激光誘導(dǎo)擊穿光譜的分析結(jié)果,并提出了一種減小粗糙度對激光誘導(dǎo)擊穿光譜定量分析影響的有效方案,同時實現(xiàn)了對碳鋼中Cr、Cu、Mn等元素的高精度定量分析。
研究團隊選擇了表面粗糙度在0.03-0.5μm之間的6塊碳鋼作為實驗樣品,利用激光誘導(dǎo)擊穿光譜進行掃描分析。當激光燒蝕彈坑固定在約10μm的情況下,研究人員優(yōu)化了在不同粗糙度樣品下采集光譜時燒蝕彈坑的重疊率,最后發(fā)現(xiàn),當激光燒蝕彈坑重疊率為75%時,光譜穩(wěn)定性建議。并且通過對碳鋼中Cr、Cu、Mn等元素的分析檢測驗證了這一發(fā)現(xiàn)。
激光誘導(dǎo)擊穿光譜擁有不受樣品制約、對樣品的破壞性很小以及全元素分析等特性,在各領(lǐng)域都表現(xiàn)出非常大的應(yīng)用潛力,自出現(xiàn)開始就受到了光譜測量領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。近年來激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)越來越受重視,研究成果也不斷涌現(xiàn)。沈陽自動化研究所在激光誘導(dǎo)擊穿光譜已經(jīng)取得了多項成果,研發(fā)出了多款LIBS在線檢測產(chǎn)品。
雖然目前激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)仍然存在信噪比低、準確性不高、測量成本偏高等困難,但在科研人員的努力下,這項技術(shù)將不斷完善,在更廣泛的領(lǐng)域表現(xiàn)出其價值。而有了色譜、質(zhì)譜等分析技術(shù)落后的教訓(xùn),我國在激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)上相信會受到更大的重視。