程军杰, 曹智, 杨灿然, 李连顺, 王健, 林庆宇

应用化学 2022, 39 (9): 1447-1452. DOI:10.19894/j.issn.1000-0518.210547

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因高温、辐射等极端环境限制，核领域亟需具备在线快速检测特性的分析仪器。基于小型风冷脉冲激光器与小型光纤光谱仪实现了远程激光诱导击穿光谱技术（LIBS）装置的小型化，对该便携式远程LIBS系统的定量分析性能进行了研究，实现了5 m外样品的元素遥测。在单脉冲激光能量100 mJ，脉冲延时1.0 μs的分析条件下，实现了白水晶、陶瓷及铝合金样品中Mn、Si、Al、Na、Ba、Ca及Cr元素的激发，验证了LIBS技术对材料组分和物料成分的远程探测能力，对铝合金样品的定量分析结果显示，该远程遥测系统对铝合金样品定量测量结果的最大相对平均偏差为12%，具备执行核领域快速分析场景下的半定量检测能力。

为进一步考察远程LIBS系统光谱分析的稳定性，选取606系列E425C铝合金，分别以具备较好信噪比的Cr（Ⅱ） 283.56 nm和Mg（Ⅱ） 279.55 nm为分析线，考察LIBS远程遥测过程中光谱信号的强度变化。实验过程中，激光能量固定为100 mJ，延迟时间为1.0 μs，对样品同一位置进行连续100次的脉冲激发，特征谱线强度变化如图5所示。进一步计算Cr与Mg信号波动的相对标准偏差（RSD），两种元素特征峰强度的RSD分别为9.5%与10.6%，结果表明，该LIBS远程遥测系统能够满足初步定量的需求。需要特别注意的，在连续70次激光脉冲后，Mg（Ⅱ） 279.55 nm谱线强度呈现升高趋势，这可能是由于激光剥蚀坑对等离子体带来的腔增强效应所导致，而这种信号增强效应在Cr（Ⅱ） 283.56 nm谱线中亦有一定程度的体现。