激光诱导击穿光谱增强条件下的等离子体参数演化

激光诱导击穿光谱增强条件下的等离子体参数演化

论文摘要

激光诱导击穿光谱(Laser Induced Breakdown Spectroscopy,LIBS)技术具有远距离测量,快速分析和无需样品准备等优点,已广泛应用于固体,气体和液体样品的研究中。本文利用Nd:YAG纳秒激光器,中阶梯光栅光谱仪等实验装置开展了一系列纳米粒子增强激光诱导击穿光谱(Nanoparticle Enhanced Laser Induced Breakdown Spectroscopy,NELIBS)实验,研究了增强条件下,纳米粒子对等离子体温度和电子密度,以及谱线频移和展宽的影响。分别开展了NELIBS和传统LIBS实验,发现纳米金粒子增强LIBS、纳米银团簇增强LIBS的等离子体温度和电子密度与传统LIBS趋势基本一致,表明NELIBS几乎不影响等离子体温度和电子密度。但是改变Ag沉积量使得初期电子密度有不同程度的提高。通过Griem半经验公式分别求得谱线SiII-634.7nm和SiI-390.6 nm的Stark频移,发现半经验计算频移几乎不变;而实验频移随着沉积量的变化而变化,表明沉积量对频移也存在一定影响。

论文目录

  • 中文摘要
  • Abstract
  • 第一章 绪论
  •   1.1 激光诱导击穿光谱
  •   1.2 激光诱导击穿光谱的发展
  •   1.3 纳米粒子增强激光诱导击穿光谱及发展历史
  •   1.4 LIBS和NELIBS等离子体参数演化
  •   1.5 谱线展宽和频移演化
  •   1.6 本文研究工作及意义
  • 第二章 激光诱导击穿光谱理论基础
  •   2.1 等离子体光谱特征
  •   2.2 谱线展宽和频移机制
  •     2.2.1 自然展宽
  •     2.2.2 多普勒展宽
  •     2.2.3 Stark展宽
  •     2.2.4 共振展宽
  •     2.2.5 Van der Waals展宽
  •     2.2.6 仪器展宽
  •   2.3 频移与展宽半经验计算
  •   2.4 电子密度
  •   2.5 等离子体温度
  •     2.5.1 Boltzmann法
  •     2.5.2 Saha-Boltzmann法
  •     2.5.3 线状谱和连续谱强度比值法
  •   2.6 光学薄
  •   2.7 LTE局部热平衡
  •   2.8 纳米粒子表面增强机制
  • 第三章 实验装置及样品准备
  •   3.1 实验装置
  •     3.1.1 纳秒激光产生系统
  •     3.1.2 信号采集系统
  •     3.1.3 位移平台
  •   3.2 样品制备
  •     3.2.1 纳米金溶液制备
  •     3.2.2 PET表面纳米银制备
  • 第四章 金纳米粒子增强激光诱导击穿光谱的等离子体参数演化
  •   4.1 实验装置
  •   4.2 实验结果分析
  •     4.2.1 纳米金增强LIBS
  •     4.2.2 等离子体温度和电子密度的时空演化
  •     4.2.3 纳米金粒子LIBS与LIBS谱线频移与展宽
  •   4.3 本章小结
  • 第五章 纳米银团簇增强激光诱导击穿光谱的等离子体参数演化
  •   5.1 实验装置
  •   5.2 实验结果分析
  •     5.2.1 纳米银团簇尺寸效应
  •     5.2.2 等离子体温度和电子密度的时空演化
  •     5.2.3 纳米银团簇增强LIBS与LIBS谱线频移与展宽
  •   5.3 本章小结
  • 第六章 总结和展望
  •   6.1 主要结论
  •   6.2 工作展望
  • 参考文献
  • 在学期间的研究成果
  • 致谢
  • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 曹妲

    导师: 胡碧涛

    关键词: 纳秒激光,纳米粒子,等离子体温度和电子密度,频移和展宽

    来源: 兰州大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学,信息科技

    专业: 物理学,物理学,无线电电子学

    单位: 兰州大学

    分类号: TN24;O53

    总页数: 67

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