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工师学术大讲堂:激光诱导等离子体技术的发展与应用

【 发布日期:2020-07-17 】

激光诱导等离子体技术的发展与应用”学术报告会


2019年12月4日,由电气工程学院、科研处主办的学术报告会于长德校区电信楼407展开。报告会邀请了长春工业大学林晓梅教授。

林晓梅,二级教授/博士生导师。检测技术与自动化装置学科方向带头人,吉林省第五批拔尖创新人才,吉林省第七届青年科技奖获得者。美国奥克兰大学访问学者;法国里昂第一大学访问学者;东北地区检测学会理事,国家商务部评标专家,国家中小企业项目评审专家,吉林省科技厅项目会审专家以及国内外一些期刊的审稿人。近几年,紧密围绕国家战略需求中关键科学问题、以及吉林省重点产业发展中的共性关键技术,在在线检测、材料成分分析、激光诱导等技术领域,开展创新性的科学研究和技术开发,取得具有国际先进水平的科研成果,为吉林省多家企业提供技术咨询。主持或以第二责任人承担国家及省部级以上科研课题7项,其中国家重大仪器专项1项,国家自然科学基金1项,国家工信部项目1项,国家科技支撑项目1项,吉林省科技发展计划重点项目2项,吉林省科技厅项目3项,吉林省发改委项目1项。发表研究论文30余篇(SCI检索11篇);撰写专著1本,授权国家发明专利3项。以第一完成人获得的奖项有四项:冶炼过程炉多参数分析仪研制获吉林省科学技术进步奖二等奖;铁合金冶炼过程的在线检测及终点控制技术获中国机械工业科学技术二等奖;智能型纸张匀度测试仪获吉林省科技进步三等奖;办公自动化设备获吉林省高等学校教育技术成果奖。主要参与人获得4项:冶金企业综合节能技术的开发与应用获吉林省科技进步一等奖;氩氧精炼铁合金工艺及其测控技术获吉林省科技发明一等奖;智能电导率分析仪获吉林省科技进步三等奖。给电气工程学院师生带来了精彩的讲座。

林教授首先介绍了新技术发展的必要性和紧迫性。

激光诱导击穿光谱技术(LIBS)是1962年Brech等人首次提出的,但受限于激光器和探测设备的性能,并未受到广泛关注。随着激光技术和光谱探测技术的发展,在20世纪80年代,LIBS技术才正式进入快速发展阶段。LIBS技术因具有无需制样、检测周期短、非接触、全元素分析等特点,所以在原位实时检测应用方面具有突出优势,被誉为“未来分析巨星”。由于LIBS技术具有这些特点,在工业,农业,生物医药,冶金,环境污染检测等诸多领域有着重要应用。美国Los Alamos实验室研发的集成化和全自动化的LIBS装置已用2012年“好奇号”火星土壤探测计划。

然后介绍了技术发展历程。

自1960年世界上第一台红宝石激光器问世,两年后Brech和Cross就实现了固体样品表面的激光诱导等离子体,开启了LIBS技术的历程。1963年,调Q激光器的发明大大促进了LIBS技术的发展,这种激光器的单个短脉冲具有极高的功率密度,足以产生光谱分析所需的激光等离子体。因此调Q激光器的发明被称为LIBS技术诞生的标志。1965年Zel’dovich and Raizer把LIBS技术的应用延伸到气体样品。美国洛斯阿拉莫斯国家实验室(LANL)曾致力于LIBS分析技术的机理研究和应用,在1987年将其应用于乏燃料后处理工艺中铀浓度分析。在八十年代,LIBS被应用于液体样品以及分析土壤中的金属及污染物。

中国科学技术大学的王秋平等人搭建了国内首台真空冶炼设备,在实验室条件下对真空环境进行LIBS分析,并且设计了望远系统实现了对冶炼现场的远程监测。

美国Los Alamos实验室研发的集成化和全自动化的LIBS装置已用2012年“好奇号”火星土壤探测计划。

最后,对其目前研究方向和应用领域进行了介绍。

(1)实验参数优化-脉冲能量

(2)实验参数优化-延时时间

(3)实验参数优化-离焦量

(4)信号增强装置-双脉冲

(5)信号增强装置-空间约束

(6)信号增强装置-磁约束

(7)定性、定量研究

(8)结合化学计量学对样品分类

(9)结合化学计量学对定标模型补偿