激光诱导击穿光谱判定岩石陆相和海相沉积

研究了激光诱导击穿光谱技术在判别未经预处理岩石样品沉积相方面的识别能力.将经地质专家鉴定的27个陆相和14个海相沉积样品作为待分析样品,B的谱线强度及B/Ga、Sr/Ba和Fe/Mn谱线的积分强度比分别作为区分依据用于判别沉积相.由于B、Ga、Sr和Ba在岩石中含量非常低,而且分布不均,导致少量样品难以区分.Fe和Mn的含量相对较高,因此Fe/Mn能够很好地将陆相和海相沉积样品区分.相对于其它区分依据,Fe II 259.940nm/Mn II 259.372nm表现出最好的区分性能.激光诱导击穿光谱技术能够实现录井现场快速、准确判别岩石样品沉积相.     

基于表面图像锐度的LIBS自动对焦方法

利用自行设计的集成微区成像激光诱导击穿光谱系统,分析了孔径光阑设定、目标区域大小以及样品表面反射率对表面图像位置敏感特性的影响.结果表明,表面图像锐度在大孔径设定下对位置更为敏感,适用于自动对焦过程;反射率对表面图像锐度的位置敏感特性影响较小,且部分表面图像的锐度也可用于辅助激光诱导击穿光谱对焦;不同样品不同目标区域大小,图像锐度最大值对应表面位置具有很好的重复性.在此基础上,建立了基于表面图像锐度的自动对焦方法.     

可调谐二极管激光吸收光谱测量真空环境下气体温度的理论与实验研究

真空环境不仅会导致热电偶等温度传感器表面材料解吸,而且其传热机理也与常压不同,因此采用常压下校准和溯源的温度传感器测量真空环境下气体温度存在诸多不确定性问题,为此,本文利用可调谐二极管激光吸收光谱技术(TDLAS)测量真空环境下气体温度,探索TDLAS温度测量技术在真空环境下的应用前景,在模拟热真空实验过程中,首先将真空气室浸没于恒温槽中,然后利用TDLAS测量真空气室中气体温度,同时利用一等标准铂电阻测量恒温槽的温度,试验结果表明:TDLAS和一等标准铂电阻测量得到的气体温度和恒温槽温度具有高度的一致性,两者之间的误差在恒温槽温度稳定时不超过±0.2℃。     

Laser-induced breakdown spectroscopy applied to the characterization of rock by support vector machine combined with principal component analysis

Laser-induced breakdown spectroscopy(LIBS) is a versatile tool for both qualitative and quantitative analysis.In this paper,LIBS combined with principal component analysis(PCA) and support vector machine(SVM) is applied to rock analysis.Fourteen emission lines including Fe,Mg,Ca,Al,Si,and Ti are selected as analysis lines.A good accuracy(91.38% for the real rock) is achieved by using SVM to analyze the spectroscopic peak area data which are processed by PCA.It can not only reduce the noise and dimensionality which contributes to improving the efficiency of the program,but also solve the problem of linear inseparability by combining PCA and SVM.By this method,the ability of LIBS to classify rock is validated.     

基于波长调制光谱技术的线宽测量理论及其应用研究

气体吸收谱线的线宽主要包括碰撞作用引起的洛伦兹线宽和分子热运动引起的高斯线宽, 是可调谐二极管激光吸收光谱技术(TDLAS)的重要参数. 本项研究在弱吸收条件下, 通过对波长调制法中二次与四次谐波峰值比进行理论分析和仿真计算, 发现无论洛伦兹和高斯线宽如何变化, 二次和四次谐波峰值比具有恒过不动点的特征. 本文基于该不动点提出了一种线宽在线测量的方法, 并以CO₂分子6982.0678 cm^-1 吸收谱线为例进行实验验证. 实验结果表明, 该方法可以精确测量线宽, 进而根据测量得到的线宽确定气体分压和总压, 可有效地提高TDLAS技术在工业现场中的测量精度.     

水分含量对激光诱导岩屑等离子体特性的影响

对制备的七种不同湿度的岩屑样品进行实验,研究了水分含量对激光诱导岩屑等离子体特性的影响以及不同水分含量下样品中各元素浓度值的修正方法.实验分析了Ca II 422.67nm谱线强度随岩屑样品含水量的变化,通过Ca II和Al I各自四条谱线的玻尔兹曼图计算了不同水分含量下的等离子体平均温度,并使用Lorentz拟合Ca II 422.67nm谱线获得了不同水分含量岩屑等离子体的电子密度.实验结果表明,随着水分含量的增加,光谱强度、等离子体温度和电子密度均线性降低,各元素自由定标模型定量分析结果有较大差异,但不同水分含量的岩屑等离子体均满足局部热力学平衡的Mc Whirter标准,自由定标模型可以用于不同水分含量岩屑样品的分析及影响的简单修正.