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我國在LIBS領域取得新進展 可實現對碳鋼元素高精定量分析

黄瓜网站免费看黄瓜网站入口係統 2020-05-04

【導讀】激光誘導擊穿光譜(LIBS)無損檢測方法實現了對碳鋼中Cr, Cu, Mn等元素的高精度定量分析。
無損檢測是指在不損害或不影響被檢測對象使用性能,不傷害被檢測對象內部組織的前提下,利用材料內部結構異常或缺陷存在引起的熱、聲、光、電、磁等反應的變化,以物理或化學方法為手段,借助現代化的技術和設備器材,對試件內部及表麵的結構、性質、狀態及缺陷的類型、性質、數量、形狀、位置、尺寸、分布及其變化進行檢查和測試的方法。無損檢測是工業發展必不可少的利工具,在一定程度上反映了一個國家的工業發展水平,無損檢測的重要性已得到公認。 近日,中國科學院沈陽自動化所激光誘導擊穿光譜(LIBS)團隊提出了一種減小粗糙度對LIBS定量分析影響的有利方案,對樣品表麵粗糙度在0.03-0.5μm之間的6塊碳鋼進行了掃描分析。通過優化在不同粗糙度樣品下采集光譜時燒蝕彈坑的重疊率,擬合曲線的決定係數都高於0.993。激光誘導擊穿光譜(LIBS)無損檢測方法實現了對碳鋼中Cr, Cu, Mn等元素的高精度定量分析。   碳鋼是含碳量在百分之0.0218~百分之2.11的鐵碳合金。也叫碳素鋼。一般還含有少量的矽、錳、硫、磷。一般碳鋼中含碳量越高則硬度越大,強度也越高,但塑性越低。碳鋼主要指力學性能取決於鋼中的碳含量,而一般不添加大量的合金元素的鋼,有時也稱為普碳鋼或碳素鋼。碳含量對碳鋼組織的影響:當碳含量小於百分之0.77時,隨著碳含量的增加鐵素體的含量逐漸減少,主觀題的含量逐漸增加,當碳含量大到百分之0.77時,珠光體的含量增加到百分之一百;碳含量繼續增加,出現了新的組織二次滲碳體,當碳含量增加到百分之0.9時,二次滲碳體形成網狀型態,導致碳鋼所有力學性能均下降。 無損檢測已不再是僅僅使用X 射線,包括聲、電、磁、電磁波、中子、激光等各種物理現象幾乎都被用做於了無損檢測,譬如:超聲檢測、渦流檢測、磁粉檢測、射線檢測、滲透檢測、目視檢測、紅外檢測、微波檢測、泄漏檢測、聲發射檢測、漏磁檢測、磁記憶檢測、熱中子照相檢測、激光散斑成像檢測、光纖光柵傳感技術,等等,而且還在不斷地開發和應用新的方法和技術。 常用的無損檢測方法:渦流檢測(ECT)、射線照相檢驗(RT)、超聲檢測(UT)、磁粉檢測(MT)和液體滲透檢測(PT) 五種。其他無損檢測方法:聲發射檢測(AE)、熱像/紅外(TIR)、泄漏試驗(LT)、交流場測量技術(ACFMT)、漏磁檢驗(MFL)、遠場測試檢測方法(RFT)、超聲波衍射時差法(TOFD)等。 什麽是激光誘導擊穿光譜 技術通過超短脈衝激光聚焦樣品表麵形成等離子體,進而對等離子體發射光譜進行分析以確定樣品的物質成分及含量。超短脈衝激光聚焦後能量密度較高,可以將任何物態(固態、液態、氣態)的樣品激發形成等離子體,LIBS技術(原則上)可以分析任何物態的樣品,僅受到激光的功率以及攝譜儀&檢測器的靈敏度和波長範圍的限製。再者,幾乎所有的元素被激發形成等離子體後都會發出特征譜線,因此,LIBS可以分析大多數的元素。如果要分析的材料的成分是已知的,LIBS可用於評估每個構成元素的相對豐度,或監測雜質的存在。)等離子體激發溫度的函數,b)光收集窗口,以及c)所觀查的過渡譜線的強度。LIBS利用光學發射光譜,並且是該程度非常類似於電弧/火花發射光譜。 LIBS在技術上是非常相似的一些其它基於激光的分析技術,共享許多相同的硬件。這些技術是拉曼光譜學的振動光譜技術,激光誘導熒光(LIF)的熒光光譜技術。實際上,現在設備已經被製造成在單個儀器中結合這些技術,允許樣品原子的,分子的和結構的特征研究,以給予物理性質的一個更深入的了解。光譜儀包括分光部分和光電轉換模塊。 定量分析的含義 是識別危險的一種方法。原是分析化學的一個分支,以測定物質中各成分的含量為主要目標。根據所用方法的不同,分為重量分析、容量分析和儀器分析三類。因分析試樣用量和被測成分的不同,又可分為常量分析、半微量分析、微量分析、超微量分析等。後推廣為在明確劃分物質種類的前提下,即把物質定性以後,具體分析物質的強度、剛度、範圍變化量指標。在“量” 的方麵分析物質,適於分析危險損失發生的概率、頻率和損失程度等量度指標。 激光誘導反應法 是利用激光來引發、活化反應物係,從而合成高品位納米材料的一種方法。其基本原理是:利用大功率激光器的激光束照射於反應氣體,反應氣體通過對激光光子的強吸收,氣體分子或原子在瞬間得到加熱、活化,在很短時間內反應氣體分子或原子獲得化學反應所需要的溫度,迅速完成反應、成核與凝聚、生長等過程,從而製得相應物質的納米微粒。 通常,入射激光束垂直於反應氣流,反應氣體分子或原子吸收激光光子後被迅速加熱,根據估算,激光加熱的速率為106-108°C/s,加熱到反應溫度高的時間小於10-4s。生成的核粒子在載氣流的吹送下迅速脫離反應區,經短暫生長過程到達收集室。
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