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激光诱导土壤等离子体光谱辐射实验参数优化

王金梅,  颜海英,  郑培超,  薛淑文

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王金梅, 颜海英, 郑培超, 薛淑文. 激光诱导土壤等离子体光谱辐射实验参数优化[J]. 红外与激光工程, 2018, 47(12): 1206011-1206011(7). doi: 10.3788/IRLA201847.1206011
引用本文: 王金梅, 颜海英, 郑培超, 薛淑文. 激光诱导土壤等离子体光谱辐射实验参数优化[J]. 红外与激光工程, 2018, 47(12): 1206011-1206011(7). doi: 10.3788/IRLA201847.1206011
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Wang Jinmei, Yan Haiying, Zheng Peichao, Xue Shuwen. Optimization of experimental parameters of laser induced soil plasma spectral radiation[J]. Infrared and Laser Engineering, 2018, 47(12): 1206011-1206011(7). doi: 10.3788/IRLA201847.1206011
Citation: Wang Jinmei, Yan Haiying, Zheng Peichao, Xue Shuwen. Optimization of experimental parameters of laser induced soil plasma spectral radiation[J]. Infrared and Laser Engineering, 2018, 47(12): 1206011-1206011(7). doi: 10.3788/IRLA201847.1206011
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激光诱导土壤等离子体光谱辐射实验参数优化

doi: 10.3788/IRLA201847.1206011
  • 1.

    重庆邮电大学 光电工程学院 光电信息感测与传输技术重庆重点实验室,重庆 400065

基金项目: 

重庆市基础科学与前沿技术研究专项项目重点项目（cstc2015jcyjBX0016）;重庆市教委科学研究项目（KJ1500436）;教育部留学回国人员科研启动基金（教外司留[2015]1098号）;重庆市基础科学与前沿技术研究专项项目一般项目（cstc2016jcyjA0389）;重庆邮电大学博士基金（A2016-113）

详细信息
    作者简介:

    王金梅(1981-),女,副教授,博士,主要从事光电检测技术方面的研究。Email:wangjm@cqupt.edu.cn

    通讯作者: 郑培超(1980-),男,教授,博士,主要从事光谱测量技术方面的研究。Email:zhengpc@cqupt.edu.cn

  • 中图分类号: O433.4;TN249

Optimization of experimental parameters of laser induced soil plasma spectral radiation

  • 1.

    Chongqing Municipal Level Key Laboratory of Photoelectronic Information Sensing and Transmitting Technology,College of Optoelectronic Engineering,Chongqing University of Posts and Telecommunications,Chongqing 400065,China

  • 摘要: 采用激光诱导击穿光谱法（LIBS）对土壤进行了研究。激光器采用的是Nd：YAG脉冲激光器，激光器的输出波长是1 064 nm，脉宽是5.82 ns，激光聚焦在土壤表面产生激光诱导等离子体，通过优化实验参数（ICCD延时、脉冲能量、ICCD门宽、脉冲频率、谱图积累次数）对Ca Ⅱ 393.37 nm和Ca Ⅱ 396.37 nm两条特征谱线强度及信背比的影响，确定实验最佳条件是ICCD延时1 s，激光能量50 mJ，ICCD门宽3.5 s，脉冲频率1 Hz，谱图积累次数100次。在最优实验条件下计算等离子体参数，得出土壤中的等离子体电子温度是11 604 K，土壤的等离子体电子密度是5.1551016 cm-3，经过计算，土壤样品满足LTE条件。这说明，以上关于土壤样品的等离子体参数计算结果是真实有效的。
    Abstract: Laser induced breakdown spectroscopy (LIBS) was employed to investigate the soil. LIBS analyses were performed with Nd:YAG laser operating at 1 064 nm, 5.82 ns pulse duration. The spectral lines of Ca Ⅱ 393.37 nm and Ca Ⅱ 396.85 nm were selected as the analytical lines for optimizing the experimental parameters (ICCD delay, laser energy, ICCD gate width, repetition rate and cumulative number of spectrum) which had influence on spectral line. The experimental conditions were determined as follows. The ICCD delay was 1 s, the laser energy was 50 mJ, the ICCD gate width was 3.5 s, the repetition rate was 1 Hz and the cumulative number of spectrum was 100 times. Under the optimal experimental conditions, the results of the electron temperatures Te and electron densities Ne were 11 604 K and 5.1551016 cm-3, respectively. The local thermal equilibrium condition of the plasma was satisfied. The results are useful for the analysis and detection of elements in soil.
  • [1] Li Zhanfeng, Wang Ruiwen, Deng Hu, et al. Laser induced breakdown spectroscopy of Pb in Coptis chinensis[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(10):1006003. (in Chinese)李占锋, 王芮雯, 邓琥, 等. 黄连中Pb的激光诱导击穿光谱测量分析[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(10):1006003.
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    [6] 张楚蕙, 陆健, 张宏超, 高楼, 谢知健.  双脉冲激光诱导铝等离子体的双波长干涉诊断 . 红外与激光工程, 2022, 51(2): 20210892-1-20210892-7. doi: 10.3788/IRLA20210892
    [7] 马维喆, 董美蓉, 黄泳如, 童琪, 韦丽萍, 陆继东.  激光诱导击穿光谱的飞灰碳含量定量分析方法 . 红外与激光工程, 2021, 50(9): 20200441-1-20200441-10. doi: 10.3788/IRLA20200441
    [8] 杨彦伟, 张丽丽, 郝晓剑, 张瑞忠.  机器学习结合激光诱导击穿光谱技术铁矿石分类方法 . 红外与激光工程, 2021, 50(5): 20200490-1-20200490-8. doi: 10.3788/IRLA20200490
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    [10] 许孝芳, 李晓良, 王庆伟, 杨逢逢, 高永锋, 李晓天.  三束飞秒激光辐照下铜膜内电子非平衡热输运 . 红外与激光工程, 2019, 48(2): 206001-0206001(6). doi: 10.3788/IRLA201948.0206001
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    [15] 李斌, 赵春江.  用于太赫兹光谱测量的土壤样品压片制备方法研究 . 红外与激光工程, 2016, 45(6): 625001-0625001(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0625001
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-07-10
  • 修回日期:  2018-08-28
  • 刊出日期:  2018-12-25

激光诱导土壤等离子体光谱辐射实验参数优化

doi: 10.3788/IRLA201847.1206011
  • 1. 重庆邮电大学 光电工程学院 光电信息感测与传输技术重庆重点实验室,重庆 400065
    • 作者简介:

    王金梅(1981-),女,副教授,博士,主要从事光电检测技术方面的研究。Email:wangjm@cqupt.edu.cn

    通讯作者: 郑培超(1980-),男,教授,博士,主要从事光谱测量技术方面的研究。Email:zhengpc@cqupt.edu.cn
  • 收稿日期: 2018-07-10
  • 修回日期: 2018-08-28
  • 刊出日期: 2018-12-25
基金项目:

重庆市基础科学与前沿技术研究专项项目重点项目（cstc2015jcyjBX0016）;重庆市教委科学研究项目（KJ1500436）;教育部留学回国人员科研启动基金（教外司留[2015]1098号）;重庆市基础科学与前沿技术研究专项项目一般项目（cstc2016jcyjA0389）;重庆邮电大学博士基金（A2016-113）

  • 中图分类号: O433.4;TN249

摘要: 采用激光诱导击穿光谱法（LIBS）对土壤进行了研究。激光器采用的是Nd：YAG脉冲激光器，激光器的输出波长是1 064 nm，脉宽是5.82 ns，激光聚焦在土壤表面产生激光诱导等离子体，通过优化实验参数（ICCD延时、脉冲能量、ICCD门宽、脉冲频率、谱图积累次数）对Ca Ⅱ 393.37 nm和Ca Ⅱ 396.37 nm两条特征谱线强度及信背比的影响，确定实验最佳条件是ICCD延时1 s，激光能量50 mJ，ICCD门宽3.5 s，脉冲频率1 Hz，谱图积累次数100次。在最优实验条件下计算等离子体参数，得出土壤中的等离子体电子温度是11 604 K，土壤的等离子体电子密度是5.1551016 cm-3，经过计算，土壤样品满足LTE条件。这说明，以上关于土壤样品的等离子体参数计算结果是真实有效的。

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