偏振分辨激光誘導擊穿光譜的鋁鐵合金信背比改善效果研究

程德偉，盧景琦，賈信庭，吳子俊，黃 劍

武漢理工大學理學院，湖北 武漢 430070

引 言

激光誘導擊穿光譜技術(laser-induced breakdown spectroscopy，LIBS)以其快捷性和多元素在線檢測的特點廣泛應用于環保，工業，農業等領域，能對各種形態的樣品進行實時的快速檢測。通常, LIBS光譜由分立譜和連續譜組成，其中連續譜是分析光譜時主要干擾因素，一般用信背比(signal to background ratio，SBR)來衡量背景譜干擾對信號的影響，壓制背景，提升信背比是改善LIBS的檢測效果的重要手段。目前較為成熟的方法比如時間分辨LIBS是采用ICCD(增強型電荷耦合器)進行時間分辨LIBS來避開背景噪聲較大的時間段，找到最優采樣時刻，然而這種方法的缺點是成本較高。有研究采用空間分辨LIBS提升信背比，但系統復雜性較高[1]。近年來偏振分辨LIBS有進一步的發展，有望簡便而有效地提高LIBS技術的定量分析能力。Penczak等[2]對Si樣品進行了多個對照組的實驗，發現在超快速相機觀測下偏振態的持續時間比脈沖寬度大得多，以此推測激光偏振態對光譜偏振度的影響不大，并通過阻擋激光散射光后發現探測到的光均含有s偏振光，認為菲涅爾反射是產生偏振的重要原因。Wubetu等[3]對比了時間分辨下的鋁的離散譜和連續譜的偏振度，觀察到在延時200～700 ns時連續譜的偏振度比離散譜的大3～4倍。Nejad等[4]在高能量密度下進行偏振分辨LIBS的鋁合金實驗，觀察到偏振度在不同波長和能量密度上的變化不大，改變入射角和收集角也沒有明顯的偏振度變化，未發現PRLIBS能較好地改善各波長的信背比，認為可能是離子核的動態極化和德拜電子碰撞產生的軔致輻射影響了等離子體光譜的偏振性。……