钢铁中钒、钛元素的激光诱导击穿光谱定量检测

采用激光诱导击穿光谱(LIBS)技术测量钢铁中钒、钛元素的含量。选取V Ⅰ 440.85 nm和Ti Ⅰ 334.19 nm作为定量分析谱线、基体元素谱线Fe Ⅰ 438.35 nm作为内标谱线,分别建立了基本定标法和内定标法的钢铁样品中V和Ti含量的光谱分析定标曲线,并将它们用于检验样品的定量分析。研究表明,V和Ti基本定标曲线的拟合相关系数R2分别为0.987 5和0.990 9,对检验样品中V和Ti元素的测定相对误差最大分别为11.1%和4.0%;而采用内定标法时,V和Ti的拟合相关系数R2分别达到0.995 2和0.992 1,对检测样品中V和Ti元素的测定相对误差均可降低到4.0%以下。结果证明,采用内定标的激光诱导击穿光谱分析方法更适于钢铁样品中钒、钛含量的测定。     

激光微加工技术在集成电路制造中的应用

激光微加工技术以非接触加工方式,高效率、无污染、高精度、热影响区小的优点在微电子集成电路制造中得到了广泛应用.介绍了在集成电路制造封装中采用的激光微调、激光打孔、激光清洗、激光柔性布线和激光微焊技术.     

Research on film thickness of conductive line formed by laser micro-fine cladding and flexibly direct writing technique

The conventional technology could not fulfill the rapidly growing need for fine conductive lines for its inherent limits. Therefore, in this study laser micro-fine cladding and flexibly direct writing technique is used to obtain conductive lines with high precision and reliability. In the case of different substrates and parameters, film thickness will be different. Film thickness directly influences the reliability and stability of conductive lines with exception of quality and running speed. Therefore, we focus on developing the optimal parameters for the different substrates to achieve expected film thickness and make conductive lines have good performance and quality.     

气雾化辅助激光诱导击穿光谱检测水中的痕量金属元素

为了改善其检测极限和定量分析的线性拟合系数, 同时满足实时在线监测的需求, 采用气雾化辅助激光诱导击穿光谱技术, 对水溶液中钙(Ca), 铬(Cr), 钾(K), 镁(Mg), 钠(Na), 铅(Pb)六种元素进行了定性和定量检测. 通过对离焦量、横向距离、激光能量以及延时4个主要参数的优化, 获得上述六种元素的检测极限分别为1.2, 3.2, 19.1, 3.4, 2.8和15.9 ppm, 其线性拟合系数均达到0.99以上. 实验结果表明, 气雾化辅助激光诱导击穿光谱技术是一种快速在线检测液体中痕量金属元素的有效方法.     

基于遗传算法和偏最小二乘法的土壤激光诱导击穿光谱定量分析研究

在空气环境下,采用激光诱导击穿光谱(LIBS)技术对土壤成分进行检测,建立了基于遗传算法(GA)和偏最小二乘法(PLS)的定量分析模型。将配制的58个土壤样品分为定标集、监控集和预测集,对11种组分Mn,Cr,Cu,Pb,Ba,Al2O3,Ca O,Fe2O3,Mg O,Na2O和K2O的含量分别进行预测。结果表明,GA作为一种谱线选择的预处理方法,可以有效减少用于PLS建模的光谱谱线的数目,从而简化模型。对于土壤中的大部分组成成分,GA-PLS模型能够显著改善传统PLS模型的预测能力。以Mn元素为例,浓度预测均方根误差(RMSEP)从0.0215%降低至0.0167%,平均百分比误差(MPE)从8.10%降低至5.20%。本研究为进一步提高土壤的LIBS定量分析准确度提供了方法参考。     

塑料激光诱导击穿光谱技术快速分类应用研究

在大气环境中,采用激光诱导击穿光谱技术与支持向量机算法相结合,对来自不同厂家不同颜色的20种工业塑料进行分类研究。首先对分类结果有影响的实验参数进行优化,在最佳的实验参数条件下进行光谱采集,采用6条非金属元素特征谱线,有效缩短了训练支持向量机分类模型所需时间,从而提高了塑料的分类效率。实验结果表明,利用碳、氢、氧、氮等主量非金属元素对这些工业塑料样品进行分类,测试集1 000个光谱数据中有996个识别正确,算术平均识别精度达到99.6%。在选取较少的主量非金属特征谱线的情况下,结合采用支持向量机算法,可以实现激光诱导击穿光谱技术对更多类型的塑料制品快速、高精度分类,为激光诱导击穿光谱技术在实现塑料分类方面提供了数据参考。     

激光诱导击穿光谱分析系统中微型同步时序发生器研制

在激光诱谱导击穿光谱技术(laser-induced breakdown spectroscopy,LIBS)中,元素特征光谱信号强度和信噪比在不同采集延时下具有显著差异,直接影响定量分析的结果。LIBS分析系统通常采用通用型延时发生器来控制采集延时,然而其体积大、功耗高、价格昂贵,不利于LIBS仪器的小型化和便携化。为此,采用单片微控制器芯片和简单外围电路设计实现了具有55 ps可调延时精度的多通道微型同步时序发生器(简称LDG3.0),大幅度降低了同步时序发生器的体积、功耗和成本。对比LDG3.0与一种典型通用延时发生器DG535作为同步时序发生器的LIBS系统,以钒钛生铁中微量钒(V)元素定量检测为例进行两种同步时序发生器性能分析。结果表明,采用LDG3.0和DG535的LIBS系统建立的V元素定标曲线拟合系数R2均大于0.997,前者的平均相对标准偏差ARSD略小于后者,达到2.28%;前者检测极限LoD略低于后者,达到19.90 μg·g-1。因此,自主设计的同步时序发生器LDG3.0与DG535在LIBS系统中的精度基本一致,完全满足LIBS系统的实际控制和集成应用需求,特别适合于体积与功耗受限的LIBS仪器。     

便携式激光诱导击穿光谱结合小波变换去背景算法定量分析钢铁中Mn元素

针对工业现场和野外恶劣环境下快速检测的需求,设计并搭建了基于光纤激光器的便携式激光诱导击穿光谱实验系统.采用迭代小波变换去背景算法对光纤激光器的高重复频率造成的高的连续背景干扰进行消除.对比了去背景前后攀钢生铁样品中的Mn元素的谱线,发现Mn元素的4条特征谱线的定标曲线决定系数分别由0.988、0.985、0.982和0.992提高到了0.994、0.994、0.994和0.995;采用留一交叉验证得到的均方根误差分别从0.123、0.146、0.101和0.083,降低到了0.072、0.085、0.062和0.073.结果表明,采用该迭代的小波变换去背景算法,能够有效地去除连续背景干扰,提高回归模型的准确性,进而提高激光诱导击穿光谱定量分析的准确度.