脉冲放电等离子体光谱干扰机制及其修正方法研究

为解决脉冲放电击穿颗粒流的等离子体光谱(PF-SIBS)中钨电极激发引起的谱线干扰问题,研究了基于等离子体信号探测优化的谱线干扰修正方法。搭建PF-SIBS测量实验系统,以化学纯石墨的颗粒流为研究对象,根据电极间等离子体产生和消亡过程、各特征谱线在等离子体内的分布情况以及各特征谱线信号强度在电极间的变化规律,解析了放电等离子体内各特征元素蒸发、解离和激发的过程,并据此优化光谱探测位置以减弱谱线干扰。研究结果表明：电子在阴极斑点生成,向阳极发射的过程中与电极金属、石墨颗粒流和电极间空气介质发生碰撞电离,产生更多的电子发射,从而形成并维持从阴极向阳极的放电通道。在阴极区域,高能电场产生的焦耳热促使阴极尖端钨金属蒸发溅射,膨胀产生的冲击使得颗粒和空气被排出阴极区域,钨金属的原子及电子占据在阴极区域;在放电通道中部,电子与密集的石墨颗粒流发生碰撞电离;在阳极区域,剩余的放电能量难以蒸发阳极金属,电子主要电离空气介质。可将阴极到阳极的区域划分为阴极金属激发区、中部颗粒激发区和阳极空气激发区。被电离的电极金属、石墨颗粒、空气介质的离子和中性原子占据各自的激发区域,形成等离子体并辐射出对应的特征谱线...     

氩气环境下煤炭的激光诱导等离子体特性研究

激光诱导击穿光谱分析煤质时，挥发性物质在热效应作用下会从煤中释放出来并在空气中点燃，导致分析的不确定性。提出了一种在样品表面施加局部氩气的方法，以抑制挥发物的燃烧，减少基体效应，从而提高定量分析的准确性。结果表明，施加局部氩气气氛后，燃烧火焰强度和持续时间以及光谱中Na、K元素谱线的信号强度和持续时间均有所下降，C、H谱线的信号强度和稳定性明显增强，说明局部氩气气氛有效抑制了挥发物燃烧，改善光谱信号质量。比较了空气和氩气气氛下偏最小二乘法的定量分析煤炭挥发分含量的效果，结果显示，局部氩气气氛有效提升定量分析性能，预测均方根误差从1.652%下降到1.488%，平均相对误差从6.148%下降到5.041%，平均绝对误差也从1.263%微降到1.240%。