Quantitative Analysis of Vacuum Induction Melting by Laser-induced Breakdown Spectroscopy

Tianzhuo Zhao; Xin Li; Qixiu Zhong; Hong Xiao; Shuzhen Nie; Fuqiang Lian; Sining Sun; Zhongwei Fan

doi:10.3791/57903

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激光击穿光谱对真空感应熔融的定量分析

Quantitative Analysis of Vacuum Induction Melting by Laser-induced Breakdown Spectroscopy

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Quantitative Analysis of Vacuum Induction Melting by Laser-induced Breakdown Spectroscopy

激光击穿光谱对真空感应熔融的定量分析

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03:49 min

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June 10, 2019

DOI:

10.3791/57903-v

DOI:

10.3791/57903-v

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03:49 min

June 10, 2019

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Tianzhuo Zhao^1,2,3, Xin Li^1,2, Qixiu Zhong^1,2, Hong Xiao^1,3, Shuzhen Nie^1,3, Fuqiang Lian^1,3, Sining Sun⁴, Zhongwei Fan^1,2,3

¹The Academy of Opto-electronics,Chinese Academy of Sciences, ²University of Chinese Academy of Sciences, ³National Engineering Research Center for DPSSL, ⁴Beijing GK Laser Technology Co., Ltd.

Transcript

通过激光引起的分解光谱，实现了熔融合金成分的工业在线监测。通过该技术，可实时分析熔融合金的主要和微量元素。真空感应冶炼炉可以熔炼合金，这是最流行的合金精炼方法。

对工业过程中熔融材料成分进行分析，可以有效地提高生产质量。LIBS 具有快速和远距离分析的优点。实现工业应用的在线成分分析是一种好的方法。

演示程序将是新李和赵胜海，一个博士生和技术人员从我的实验室。要开始此过程，请分析标准样本并构建文本协议中概述的定量分析的校准曲线。然后将未知样品放入冶炼系统中。

接下来打开激光发生器，使用脉冲宽度为 20 纳秒、频率为 5 赫兹、每个脉冲的能量为 90 毫焦耳，实现脉冲激光输出。打开光谱仪和频谱沉积软件，使用 190 到 600 纳米的光谱范围、200 纳米波长的分辨率为 0.06 纳米以及 10 毫秒的集成时间来确定频谱。在此之后，调整激光对焦位置，并对其进行优化，直到达到最强的频谱信号。

确定激光分线光谱，注意每个激光脉冲产生一个频谱帧，并获取 20 帧的频谱并进行平均分析。等离子体光谱信号的强度是获得良好定量分析精度的重要因素。在我们的实验中，最高峰值的值应该超过10，000。

对于频谱预处理，执行背景校正，如删除因破坏辐射而导致的背景效应，以执行频谱拟合。然后根据校准曲线的内部标准方法执行元素浓度分析。本研究中，使用10个镍基合金样品构建内部标准校准曲线。

镍是内部标准元素，此处显示了铜、钛、硅、铝和铬的校准曲线。校准曲线都显示了元素浓度与峰值强度之间的近线性关系。所有信号峰都按信号强度、中央波长和洛伦茨拟合效果进行过滤。

每个元素的检测限值是根据国际纯化学和应用化学联合会的标准计算的。实验结果表明，该技术可用于工业真空熔炼生产，可定量分析熔融合金的主要成分。