激光诱导击穿光谱在金属材料在线分析方面的应用进展

激光诱导击穿光谱(LIBS)由于具有无需样品制备、分析速度快、可远距离在线遥测以及可进行元素的二维表面分布和深度分析等特点,引起光谱化学分析领域研究者的广泛关注。在冶金过程工艺控制领域,金属材料的在线分析以及元素多维信息的获取,对于实时监控金属材料的生产工艺及准确实现金属材料的快速分类方面具有重要的意义。与传统的分析方法相比较,LIBS技术因其众多优势已成为金属材料实时在线分析的最佳手段之一,而且已有多种商品化的仪器推出。论文首先对LIBS在线仪器装置进行介绍,然后对近些年LIBS在熔融金属在线分析、连铸钢坯鉴别、炉渣在线分析、金属材料分类识别、金属材料镀层分析等方面的发展现状及挑战进行论述,最后对LIBS在线分析进行展望。     

激光诱导击穿光谱在金属材料在线分析方面的应用进展

激光诱导击穿光谱(LIBS)由于具有无需样品制备、分析速度快、可远距离在线遥测以及可进行元素的二维表面分布和深度分析等特点,引起光谱化学分析领域研究者的广泛关注。在冶金过程工艺控制领域,金属材料的在线分析以及元素多维信息的获取,对于实时监控金属材料的生产工艺及准确实现金属材料的快速分类方面具有重要的意义。与传统的分析方法相比较,LIBS技术因其众多优势已成为金属材料实时在线分析的最佳手段之一,而且已有多种商品化的仪器推出。论文首先对LIBS在线仪器装置进行介绍,然后对近些年LIBS在熔融金属在线分析、连铸钢坯鉴别、炉渣在线分析、金属材料分类识别、金属材料镀层分析等方面的发展现状及挑战进行论述,最后对LIBS在线分析进行展望。     

SPECTRO M3型直读光谱仪的升级改造

<正> 随着工业电子技术及计算机软硬件新技术的飞速发展,在各工业领域得到了普遍应用的直读光谱仪的信号检测系统及计算机技术的应用也得到了不断地更新。     

DF-100直读光谱仪在不锈钢分析中的应用

试验制定了DF-100直读光谱仪在不锈钢分析中的技术条件,检验其实际使用情况并与国外公司Spectro、ARL的同类产品精度进行了分析比较。结果表明,DF-100直读光谱仪的工作曲线,可长期使用而无需重新绘制,测定试样的重现性较高,仪器长期稳定性好,完全满足金属冶金、铸造过程及最终检验需要,还可节约大量的标定时间和试剂;对不锈钢中元素的测定,其精度达到国外同类产品的先进水平。     

Quantitative analysis of C,Si, Mn,Ni, Cr and Cu in low-alloy steel under ambient conditions via laser-induced breakdown spectroscopy

A diode-pumped solid-state laser(DPSSL) with a high energetic stability and long service life is applied to ablate the steel samples instead of traditional Nd:YAG laser pumped by a xenon lamp,and several factors, such as laser pulse energy, repetition rate and argon flow rate, that influence laser-induced breakdown spectroscopy(LIBS) analytical performance are investigated in detail.Under the optimal experiment conditions, the relative standard deviations for C, Si, Mn, Ni, Cr and Cu are 3.3%–8.9%, 0.9%–2.8%, 1.2%–4.1%, 1.7%–3.0%, 1.1%–3.4% and 2.5%–8.5%,respectively, with the corresponding relative errors of 1.1%–7.9%, 1.0%–6.3%, 0.4%–3.9%,1.5%–6.3%, 1.2%–4.0% and 1.2%–6.4%. Compared with the results of the traditional spark discharge optical emission spectrometry technique, the analytical performance of LIBS is just a little inferior due to the less stable laser-induced plasma and smaller amount of ablated sample by the laser. However, the precision, detection limits and accuracy of LIBS obtained in our present work were sufficient to meet the requirements for process analysis. These technical performances of higher stability of output energy and longer service life for DPSSL, in comparison to the Q-switch laser pumped by xeon lamp, qualify it well for the real time online analysis for different industrial applications.     

基于ZYNQ的ICP-MS数据采集处理系统设计与实现

数据采集系统是电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）的重要组成部分。本研究针对ICP-MS需要同步采集脉冲和模拟信号,且信号信噪比低的问题,提出了一种基于ZYNQ芯片的数据采集处理解决方案。利用ZYNQ集处理器和可编程逻辑于一体的特性,在ARM端搭载了用于流程控制及以太网通讯的FreeRTOS实时操作系统,在FPGA端基于FIR compiler和MCDMA IP核实现了数据的采集、缓存、动态滤波及传输。脱机测试结果表明,脉冲计数误差率小于0.000 5%,模拟计数线性度高达0.999 98,数字滤波幅频特性曲线与理论基本一致。在本团队自行研制的ICP-MS仪器中,利用本系统测试标准调谐液TUNE D,数据采集满足仪器需求,配置64阶低通滤波后,模拟计数中¹¹⁵In谱峰信噪比提高了49.59%。该系统FPGA端各资源占用率均小于50%,片上总功耗仅为2.28 W,有利于推动质谱仪小型化、智能化发展。