激光诱导击穿光谱仪及新式材料分析方法的研究.docx
《激光诱导击穿光谱仪及新式材料分析方法的研究.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《激光诱导击穿光谱仪及新式材料分析方法的研究.docx（32页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
激光诱导击穿光谱仪及新式材料分析方法的研究
一项目的目的和意义
材料的化学成分及其分布对材料的性能有很大的影响。
冶金过程不仅需要了解材料的化学成分,更期望了解各种化学成分在材料中的分布状况及形态等。
扫描电子显微镜、电子探针等技术可表征材料微区范围内（mm2的化学组成及组织结构、是材料性能解析的十分重要的技术。
材料大尺度范围内（cm2化学成分、偏析、表面缺陷、夹杂物的含量是钢铁等材料生产质量控制最重要的四项内容。
在现有技术中,采用硫印试验来检验元素在钢中偏析或分布,用酸浸试验来检验中心疏松,采用金相法检验夹杂物的形貌、分布,上述传统方法手续繁锁、分析速度慢,信息量少,结果无法定量化。
基于火花源的金属原位统计分布分析仪成功地解决了平整规则金属材料表面大尺度范围内化学成分及其状态的原位统计分布分析表征问题,然而该仪器激发斑点较大,只适用于表面规则平整的导体样品,不适用于微小缺陷样品,涂镀层材料,非导体材料以及非平面表面材料的分析。
同时不能实现样品深度方向上的连续激发,不能进行深度分布分析。
当前激光光谱分析仪采用小束斑的激光进行采样,具有高灵敏度、高空间分辨率,高能量密度的特点,使采样不再受到样品导电性和表面平整度的限制,即可实现微创分析又可在样品深度方向连续剥蚀,高空间分辨率为微小缺陷样品和涂镀层样品的分析提供了新的技术手段。
但目前商品化的激光光谱分析仪仅能测量局部采样位置的成分信息,还不能自动实现对材料表面各化学元素的原位统计分布表征,不能获得材料表面任何位置空间坐标与化学成分含量的对应分布、最大偏析与最小偏析的空间定位、表观致密度的统计解析、统计偏析度等材料解析以及材料深度方向上元素含量分布等新信息。
而这些信息是材料性能全面、准确表征所需要的。
本项目的目的在于建立一种国际首创的材料较大尺度范围内各元素成分及其状态的定量分布规律的新分析方法——激光原位分析方法;建立高性能结构材料中各元素成分的激光原位分析新方法体系;在新方法研究的基础上,研制具有原创性的激光原位分析新仪器。
激光原位分析仪是基于样品的连续激发同步扫描移动/定位和激光诱导击穿光谱的、可以实现金属或非金属材料表面大尺度范围内化学成分及其状态的原位统计分布分析的仪器系统,具备如下功能:
材料中元素含量的定量分析;元素在深度方向上含量的分布分析;任何位置精确空间坐标定位（x,y,z并与化学成分含量的逐点同步对应分布分析;
成分最大偏析与最小偏析的空间定位分析;中位值的统计判定;表观致密度的统计解析;含量-频度分布以及统计偏析度;统计符合度的解析等。
二项目的主要任务和目标
本项目针对高性能结构材料等新材料领域对元素成分分布和状态的准确定量分析技术的迫切需求,采用非接触式的高功率激光作用于材料表面,产生高温等离子体,采集其发射光谱,进行色散分光,进而建立材料中各元素成分含量的定量模型;通过大范围的扫描分析和微区深度分析,实现元素成分和状态的分布分析,为新材料以及新工艺研究提供质量性能判据。
1工作任务总体目标
（1建立一种国际首创的材料较大尺度范围内各元素成分及其状态的定量分布规律的新分析方法——激光原位分析方法;
（2建立高性能结构材料中各元素成分的激光原位分析新方法体系;
（3在新方法研究的基础上,研制具有原创性的激光原位分析新仪器。
2工作内容及任务分解
2.1激光脉冲的能量、焦距与宽度与激光原子化效率的相关性研究
✧以高性能结构材料为对象进行激光剥蚀行为研究;
✧不同元素激光光谱分馏效应研究;
✧激光光谱散焦技术研究。
2.2激光等离子体瞬态光谱信号的采集
✧多通道光电信号的同时采集与激光器的同步技术研究
✧激光等离子体瞬态光谱弱信号快速响应技术研究;
✧连续背景的过滤和积分“时间窗口”技术研究。
2.3不同材料的激光等离子体光谱定量数学模型的研究
✧不同材料的各元素激光光谱参比技术研究;
✧基体干扰及校正方法研究;
✧第三元素干扰及校正方法研究;
✧不同材料的各元素激光光谱成分定量模型的研究。
2.4大尺度范围内（cm2级扫描分析研究
✧激光光谱二维扫描分析技术研究;
✧激光光谱三维扫描分析技术研究;
✧激光光谱逐点扫描分析和连续扫描分析技术研究;
✧激光原位图像软件编制。
2.5元素成分和状态的分布分析新方法研究
✧材料各元素成分均匀度和偏析度的定量分析研究;
✧汽车板等涂镀层材料深度方向各元素成分分布分析研究;
✧断口等异型材料元素成分和状态的分布分析研究。
2.6激光原位分析新仪器的开发
✧适用于激光光谱分析用的高功率激光光源系统的搭建;
✧惰性气体保护的激光原位同步扫描装置的开发;
✧真空型多通道光学系统的研制;
✧激光瞬态光谱采集系统的开发;
✧激光原位分析软件和图像软件的编制;
激光原位分析新仪器的标准化、工程化研究,实现模块化功能,为产业化转化奠定基础。
3项目成果考核指标
激光原位分析新方法和新装置的可量化考核指标如下:
（1可材料中各元素进行定量分析,高性能结构材料中C、Si、Mn、Cr、Ni、Cu、Al、
Ti等主要元素的线性相关系数≥0.99;
（2采用国际标准样品进行精度验收,连续分析11次,考核精度应小于等于下列精
度验收指标:
元素含量段
1C浓度值（%0.1—0.45
验收指标（%≤0.05
2Si浓度值（%0.1—2.0
验收指标（%≤0.2
3Mn浓度值（%0.1—2.0
验收指标（%≤0.25
4Cr浓度值（%0.1—1.0
验收指标（%≤0.09
5Ni浓度值（%0.1—1.0
验收指标（%≤0.09
6Cu浓度值（%0.1—1.0
验收指标（%≤0.1
7Al浓度值（%0.05—0.20
验收指标（%≤0.05
8Ti浓度值（%0.01—0.05
验收指标（%≤0.05
（3具备偏析度分析功能,三维立体显示元素定量分布;
（4申请发明专利不少于2项。
三项目的技术路线和技术方案
1实施方案
1.1分析方法的建立
激光原位分析仪仪采用小束斑的激光进行采样,具有高灵敏度、高空间分辨率,高能量密度的特点,使采样不再受到样品导电性和表面平整度的限制,高空间分辨率也为微小缺陷样品和涂镀层样品的分析提供了新的技术手段。
依靠样品控制台的精确运动,激光器的准确聚焦,实现对材料表面各化学元素的原位统计分布表征,可获得材料表面任何位置空间坐标与化学成分含量的对应分布、最大偏析与最小偏析的空间定位、表观致密度的统计解析、统计偏析度等材料解析以及材料深度方向上元素含量分布的新信息。
1.2技术方案
建立激光原位分析仪器一台,激光器采用大功率脉冲式固体激光器,保证激光器的稳定性的同时,保证了激光器的输出能量。
样品放置在三维移动平台上,方便进行取光角度的校正和激光在样品表面聚焦位置的调整。
激光等离子体瞬态光谱分光系统中加入光纤和特定波长的滤波片,实现Li,Na,K元素谱线的采集。
2具体步骤
文献调研,总体方案设计。
在匀度和偏析度的定量分析方法等的基础上,建立激光原位统计分布分析新方法,实现金属或非金属材料非平面表面大尺度范围内的化学成分及其状态的原位统计分布分析表征。
激光等离子体光谱定量数学模型的研究
建立激光等离子体瞬态光谱信号的采集系统,采用激光光束整形系统、数据筛选、门控延时积分等技术能优化采集数据,提高激光数据稳定性,提高工作曲线R2值。
激光原位分析新仪器的开发。
仪器的组装,整机调试;短、长期稳定性、分析精度、灵敏度和检出限、测量范围以及分析对象（材料种类的适用性的考核和验证。
课题的结题与验收。
四项目的主要研究内容
本项目针对材料领域对元素成分分布和状态的准确定量分析技术的迫切需求,研究一种国际首创的材料（金属和非金属较大尺度范围内各元素成分及其状态的定量分布规律的新分析方法——激光原位分析方法;并在新方法研究的基础上,研制具有原创性的激光原位分析新仪器。
1激光原位分析方法的建立及仪器设计思路
1.1激光原位分析方法的建立
在研究了激光原子化效率、不同材料的激光等离子体光谱定量数学模型、材料各元素成分均匀度和偏析度的定量分析方法等的基础上,初步建立了激光原位统计分布分析新方法,提出了一种可以实现金属或非金属材料非平面表面大尺度范围内的化学成分及其状态的原位统计分布分析表征新方法。
采用小束斑的激光进行采样,具有高灵敏度、高空间分辨率的特点,依靠样品控制台的精确运动,激光器的准确聚焦,实现了对样品非平面表面各化学元素的原位统计分布表征,可获得材料非平面部位,任何位置空间坐标与化学成分含量的对应分布、最大偏析与最小偏析的空间定位、中位值的统计判定、表观致密度的统计解析、含量-频度分布以及统计偏析度、统计符合度的等材料解析的新信息。
首次提出用二维投影含量等高图、三维形貌含量等高图等方法来表征样品非平面表面各化学元素分布状况。
用（x,y,z来表示样品非平面表面的空间位置,用含量（c来表示该位置的元素含量,通过提取样品非平面表面大量的位置信息及其含量信息,用空间坐标表示其位置,用颜色来表示该位置的元素含量而绘制的三维空间图形全面表征了样品非平面表面的化学元素分布状况。
1.1.1激光诱导击穿光谱的产生过程和激光原位分析方法
激光光源具有单色性好,方向性强,相干性好,能量密度高等特点。
样品表面在在激光束的作用下,表面原子,分子经多光子电离作用产生自由电子从样品表面逸出,电子在激光电场的加速作用下与其他原子碰撞,产生雪崩电离,原子、分子、离子、电子和团簇等粒子沿着固体表面的法线方向高速扩散开来,形成等离子体羽。
与此同时,固体表面附近的背景气体也因受激光照射发生等离子体击穿。
高温状态的等离子体由于粒子间的碰撞,各种粒子将进一步发生分解与复合,样品的各种颗粒进一步分解为分子、原子,原子离解为离子,电子与离子复合为原子等。
作用情况如图所示:
图1.1脉冲激光辐射产生等离子体过程模拟图
激光诱导等离子体是指脉冲激光辐射能在毫微秒持续时间内产生等离子体。
在激光脉冲的作用下,等离子体的产生过程大致可以分成两个阶段。
在脉冲初期,由于多光子吸收在样品表面产生初级等离子体。
在脉冲晚期,随着冲击波的传播等离子体扩展使周围气体离子化,剥蚀材料原子化并且离子化。
同时通过相反轫致辐射,激光被一个等离子体吸收,然后等离子被加热,在等离子体内再发生碰撞性激发和去激发。
加热过程结束后,产生的等离子体瞬时温度可达1万摄氏度以上。
这样的温度下一切物质都可以熔化,分解成原子和离子,各粒子的碰撞又可以电离出离子,而且原子,离子都可以处在高能量态,高能级向低能级的跃迁能产生很强的发射光谱,这些谱线能反映样品中元素种类和强度的信息。
脉冲激光剥蚀样品表面,形成等离子体光谱,光电二级管探测激光获得的光电流信号经变换整形形成的脉冲信号作为门控信号和数据采集的触发信号,等离子体光谱经透镜进入分光系统进行分光。
分光后的光谱信号经光电倍增管由光信号转化为电流信号,通过门控积分器截取不同元素的有效信号进行积分,积分后获得的模拟电压信号经过AD/DA转换为数字信号通过计算机进行数据处理得到光谱强度。
样品室采用连续冲氩气以提高等离子体光谱强度。
在激光工作过程中由软件控制移动工作台移动样品对样品表面进行扫描剥离,将每个剥离点的光谱强度与其位置对应起来以建立样品分析表面各化学元素的原位统计分布分析信息。
1.1.2激光原位分析方法相关实验参数及其选择依据
从激光诱导击穿产生等离子体的过程来看,激光等离子体光谱的性质受到诸多因素的影响。
激光器输出激光的特点是影响激光等离子体光谱特征的第一个环节。
脉冲激光的脉宽和形状、激光波长、激光能量、发射频率和输出稳定性等都能影响元素的蒸发激发情况,从而影响测量谱线的强度。
除了激光本身的特点之外,被测物质的化学特性和物理特性,样品的密度,表面氧化层厚度,光滑和平整程度,对光线反射情况等样品信息;激光衰减,匀束,聚焦,焦点与样品表面的距离,光束与样品表面的夹角,入射狭缝的高度和入射光线角度等光路信息;样品室环境气体的组分和压强,光室温度和真空度等环境信息;光电检测器的类型和观测角度、计算机控制和采集系统信息都会影响测量结果的准确性。
1激光能量大小和发射频率
激光单脉冲能量、激光发射重复频率是激光器重要的特性参数。
形成等离子体的前提条件是激光能量必须超过特定的阈值,不同类型的激光器击穿样品形成等离子体所需要的能量密度不同。
纳秒激光单脉冲能量约为每平方厘米几个焦耳,而飞秒激光脉冲的能量阈值只要每平方厘米零点几焦耳。
激光发射频率对LIBS结果也有一定的影响。
由于等离子体的寿命为μs级,单脉冲激光器的脉冲间隔为ms级,由激光的能量和频率结合可以得到激光的单脉冲消融深度,因此其影响有可能可以叠加。
频率对于激光光谱强度是有一定影响的,激光发射频率对样品结果的影响程度和选择需要考虑不同实验目的。
2积分延迟时间
从LIBS形成过程来看,等离子体形成的初始阶段,电子和激发态离子、原子大量剧烈碰撞产生强的连续背景谱,连续辐射可以通过时间延迟控制器或者改变激光与材料的作用机制来减小背景辐射。
在等离子体形成初期,自由电子、原子和离子的密度非常高,温度也在10000K以上,电子和离子之间强烈的复合运动产生很强的连续辐射背景谱,掩盖了特征光谱影响信号的探测;随后,原子谱线和离子谱线叠加在连续背景谱上开始出现;随着等离子体膨胀和冷却,背景辐射衰减迅速,原子谱线和离子谱线衰减慢于连续辐射背景,信噪比逐渐得到改善;随着时间的推移,原子光谱和离子光谱缓慢衰减,元素谱线出现。
信号-背景的不同衰减过程可以通过选择延迟时间的方法改善实验结果,但对于不同元素而言,其时间演变特征也不完全一致。
随着延时的增加,特征谱线强度先增强后减弱,
信噪比也随延时的变化而变化,不同的元素及不同电离度的离子最佳延时不同。
因此,延时时间的选取对实验结果至关重要。
选择合适的延迟时间,可以提高离子或原子谱线信噪比,从而提高信号与背景的强度比,从而提高LIBS技术分析元素的灵敏度和检测限。
3样品室气压
激光诱导等离子体辐射强度与周围气体的种类和压强关系很大,原因在于等离子体形成以后迅速膨胀到很大的空间里,压强大小可以影响到自由电子与原子、离子的碰撞几率,从而影响激发态能级布和信号谱线强度。
环境气体种类很大程度的影响等离子体的屏蔽效应。
选择合适的样品室气体种类和气压大小,可以起到提高灵敏度和稳定性,改善分析结果的目的。
4聚焦透镜与样品之间的距离
聚焦透镜与样品之间的距离变化,可以影响到激光激发斑点的大小,样品上的相应激光功率密度发生变化,影响激光从样品上击穿下的物质量,改变了等离子体发射光谱的强度。
样品表面在焦点之前,激光光斑较大,样品剥蚀深度较浅,剥蚀稳定性好,但是样品表面空间分辨率降低。
样品表面在焦点附近时,虽然样品表面空间分辨率高,但是得到的激光光谱信号波动较大,周围晕状剥蚀严重,不利于LIBS分析。
当样品表面位于焦点之后时,空气可能首先被击穿形成等离子体,后续激光到达样品表面时已经耗损一部分能量,此时光谱信号会比较弱,可能不利于样品剥蚀。
所以针对不同的样品,选择合适的聚焦透镜——样品表面距离能够调整激光斑点部位的能量密度,对激光光束的能量大小和分布起到重要作用。
1.1.3激光原位分析实验的分析步骤
1将各系统按上述方式相互连接妥当,打开电源,稳压器,开启激光器预热。
2开启恒温系统,真空系统,将惰性载气通入样品室,运行仪器应用软件。
3设置仪器参数:
激光器电压,激光器调Q延迟时间,扩束器,衰减器,透镜聚
焦位置,激发频率等。
4上述工作条件下利用待测元素含量已知的标准样品或成分已知的标准物质,绘
制工作曲线;
5投入待测样品,启动样品室真空系统,在与标准物质相同条件下进行实验;
6按照预先设计的程序在三维方向自动移动样品或深度方向上连续进行激光剥
蚀,并采集不同元素在此过程中的信号强度信息和位置信息;
7根据数学模型进行信号处理,对照工作曲线,计算并输出样品中待测元素的含
量、深度分布分析结果或其他原位统计分布分析结果;
1.1.4激光光谱原位分析的特点
激光诱导击穿光谱法LIBS（LaserInducedBreakdownSpectroscopy用高能量密度的激光脉冲击打样品表面,将样品表面材料蒸发,形成短寿命（10μs的热等离子体,用光谱仪来分析等离子体的光发射。
LIBS作为一种新兴的材料成分分析检测手段,具有传统的光谱仪分析手段所具备的一切功能,而且其所特有的优点是其它分析手段所无法比拟的。
1、样品消耗小:
LIBS的激发斑点直径通常小于0.5mm。
随着激光技术的飞速发展,激光光束直径小于20μm的激光光谱技术已有报道。
激光单次剥离深度小于10μm。
与火花光谱、辉光光谱的激发斑点Ф8mm×50μm相比,激光光谱仪的样品消耗很小,是一种微创分析手段,将激光光谱仪应用于贵重金属分析的技术已有报道。
2、准备样品简单便捷:
固态样品直接分析的方法（火花光谱仪、辉光光谱仪通常需要对分析表面进行加工处理,除去金属材料表面氧化层,形成一个平面,平面面积不小于分析手段所要求的最小分析面积。
但是LIBS的脉冲激光在很短的时间内以很大的能量强度照射到样品表面。
样品表面的原子由于受到激光烧蚀而被放发射,最终被激发电离。
样品受到激光照射,表面形成了初始击穿等离子（击穿区,然后等离子体余辉向周围气体扩展（扩展区。
在击穿区,一团热的密集的气体形成,由高能气体粒子,电子和样品表面释放的原子组成,这些粒子互相碰撞激发或重组,样品立即释放高强度光。
因此LIBS的激发能量非常高,而且样品消耗量小,所以可以通过定点剥蚀掉样品表面氧化物后直接对材料基质进行分析。
3、遥感分析:
传统的光谱分析手段,分析样品在分析过程中作为一个电极来使用的,所以必须与样品有紧密接触。
由于LIBS是使用光致激发,样品不参与仪器的电路过程,所以可以避免与样品接触。
正是由于这种原因LIBS可以用于高温样品,甚至液态样品的成分分析。
4、在线分析:
由于LIBS的快速、免制样、非接触分析等优点,因此可以将LIBS用
于实时在线分析及恶劣环境的现场分析。
1.2激光原位分析仪设计思路
1.2.1激光原位分析仪总体设计要求
在激光原位统计分布分析新方法研究的基础上,开发激光等离子体瞬态光谱信号采集和大尺度范围内（cm2级扫描分析技术,设计真空型多通道光学系统,研制世界首台激光原位分析仪。
通过门控延时积分、基体干扰校正、取光角度调整研究提高仪器的定量准确性,成果可用于应用于材料各元素成分均匀度和偏析度的定量分析;汽车板等涂镀层材料深度方向各元素成分分布分析;断口等异型材料元素成分和状态的分布分析等方面。
1.2.2实验装置总体设计框架
采用自主研制的激光原位分析仪（LIBSOPA装置的示意图见图1.2。
图1.2激光原位分析仪（LIBSOPA实验装置图
激光原位分析仪仪包括激发光源系统、激光光束整形系统、分光系统、高速信号采集系统、信号解析系统、样品室真空系统、连续激发同步扫描定位系统以及样品表面成像系统。
激光光源发出的激光光束通过光束整形系统处理后,最终聚焦在被分析样品表面。
样品室真空系统给被分析样品提供密闭环境以便充入保护气。
分光系统和高速信号采集系统
通过光电倍增管相互连接,在样品表面产生的等离子体光谱经过分光系统后产生的光信号通过光电倍增管转换成电信号。
数据处理系统对产生的光电信号进行处理和计算,输出材料中各元素含量、涂镀层等材料深度方向各元素成分分布、大尺度范围内（cm2及以上元素的均匀度,偏析度和疏松度以及表面缺陷及夹杂物形貌、粒度和含量分析等结果。
1.3激发光源系统的选择
1.3.1激光器的选择
本研究用的激光器为氙灯泵浦的固体激光器,所选用的激光器型号为Continuum公司的SuliteIII型固体激光器。
图1.3所示为本项目所用固体激光器的泵浦电源。
图1.3SuliteIII型固体激光器泵浦电源
SuliteIII型固体激光器的主要参数:
工作条件:
220~240V,50~60Hz,中性循环水冷却。
波长:
1064nm
最大单脉冲能量:
1000mJ
光脉冲宽度:
5~7ns。
泵浦频率:
10Hz
1.3.2固体激光器的工作原理
激光的英文名称,Laser（lightamplicationbystimulatedemissionofradiation,“通过受激发射的放大光”的缩写。
激光的形成是光与物质相互作用的结果,有三个基本过程:
光的自发发射、光的受激吸收和光的受激发射。
固体激光器是用固体激光材料作为工作物质的激光器。
1960年,T.H.梅曼发明的红宝石激光器就是固体激光器,也是世界上第一台激光器。
这类激光器所采用的固体工作物质,是把具有能产生受激发射作用的金属离子掺入晶体而制成的。
Nd-YAG称为掺钕的钇铝石榴石。
在室温下,Nd-YAG的荧光发射波长在1064nm处最强。
调Q技术就是通过某种方法使腔的Q值（品质因数值随时间按一定程序变化的技术。
在泵浦开始时使腔处在低Q值状态,即提高振荡阈值,使振荡不能生成,上能级的反转粒子数就可以大量积累,当积累到最大值（饱和值时,突然使腔的损耗减小,Q值突增,激光振荡迅速建立起来,在极短的时间内上能级的反转粒子数被消耗,转变为腔内的光能量,在腔的输出端以单一脉冲形式将能量释放出来,于是就获得峰值功率很高的巨脉冲激光输出。
图1.4为固体激光器工作原理示意图。
图1.4固体激光器示意图
1.3.3激光匀束器
通常激光剥蚀样品时激光信号为一个高斯分布的尖峰,调节激光光束尖峰角度能够控制剥蚀斑点的大小。
尖峰角度越小,剥蚀斑点越小,空间分辨率越高;但是由于剥蚀斑点变小后,相应剥蚀的样品量也变小了,增加了样品含量的不确定性,导致数据稳定性越差;尖峰角度越大,激发斑点越大,空间分辨率越低,但是数据稳定性越好。
如图1.5激光示意图。
实际操作过程中采用匀束器,但是匀束器通常用于低能量脉冲激光器（激光输出能量为20mJ,对于LIBS使用的高能量脉冲激光器鲜有报道。
虽有文献报道成功案例,但是实现该过程比较困难。
激光光束大小也是影响数据稳定性的一个重要因素,激光光束越大,剥蚀点越大,采样量大,利于数据稳定,但是牺牲了空间分辨率。
激光光束小,剥蚀点小,采样量小,空间分辨率高,但是不利于数据稳定,因此需要找到一个平衡点,在数据稳定性足够的情况下尽量提高空间分辨率。
精度分析所使用的激光光束直径约为0.5mm。
图1.5匀束前后激光工作示意图
1.4激光等离子体瞬态光谱信号采集系统的选择
1.4.1门控积分的控制
由图1.6可知控制元素的采集积分开始时间和积分时间对提高灵敏度非常重要,但是每个元素的光谱行为是不一样的,不能一同对待。
为此开发了门控积分。
主要工作流程是由软件设置好各个元素的积分时间和延时时间,见图1.6;经Com口传输到CPLD,CPLD中
的程序读到传送过来的积分时间和延时时间,再设置各个采集通道的延时时间和积分时间从而使各个元素对应的采集通道依据自身特性而截取不同的信号开始积分时间和信号积分时间,得到最佳信噪比。
图1.6门控设置
1.4.2数据采集和激光器的同步
在脉冲阶段,依赖于周围气体的原子和离子的辐射放射几十微秒,激光脉冲后不久连续背景占主导地位。
因此,使用观察延迟1到10或20微秒可以清楚地观察到放射线,见图1.7。
图1.7脉冲激光工作原理图
由图1.7可知,LIBS产生的等离子体的保持时间很短,在很短的时间内用高速采集将等离子体的光谱信号采集下来是很困难的。
所以数据采集和激光器同步技术显得尤为重要。
本项目中以激光器Q开关信
升级会员 