激光诱导液相基质等离子体电子温度的时间演化特性研究

通过单脉冲激光烧蚀MgSO4水溶液射流产生激光等离子体,通过调节ICCD门脉冲相对激光脉冲的延时,测定了液相基质中激光等离子体中Mg元素的时间分辨发射光谱.实验结果表明,当ICCD门延时在0.6μs-1.6μs范围内变化时,谱线强度随延时的增大逐渐减小,但减小的速度越来越慢;谱线的信噪比有一个先上升后缓慢减小并趋于稳定的过程.同时,利用Boltzmann斜线法对Mg原子谱线(518.36nm,517.268nm,516.732nm,383.829nm,383.230nm,382.935nm)进行拟合,得到了不同延时下Mg等离子体的电子温度范围为4772K-6281K,线性相关系数为0.958.拟合结果说明本实验条件下得到的液相基质激光等离子体满足局部热平衡条件.     

锅炉飞灰BP-WA算法优化控制策略

针对锅炉飞灰含碳量在线测量参数多变、惯性大等问题,设计一种改进型BP神经网络飞灰含碳量预测模型.通过主元分析法分析各燃烧工况与飞灰含碳量的关系,利用信息熵将标准BP神经网络中的误差函数进行改进,以抑制输入样本中的干扰噪声,并采用主元分析法筛选模型中输入参数,精简网络模型.结合所提出的改进型BP-WA(BP神经网络-狼群算法)优化控制策略对锅炉燃烧运行工况进行优化控制仿真研究,结果表明：采用改进型BP-WA优化控制策略优化飞灰含碳量前后,锅炉飞灰含碳量预测与标准BP网络模型方法相比,均方误差降低0.012 1;飞灰含碳量降低3.50%,提升了锅炉运行的稳定性.     

透镜到样品表面距离对LIBS测量的影响

采用Nd:YAG激光器产生的脉冲激光诱导击穿铜片形成等离子体,研究了透镜到样品表面距离的不同对激光诱导击穿光谱(LIBS)测量的影响.实验选择合适的延迟时间和采样门宽,并选用元素谱线λ(Cu)为324.8 nm和327.4 nm,λ(Zn)为330.3 nm和334.5 nm进行分析.实验结果表明,透镜到样品表面的距离对LIBS测量确实有很大的影响,谱线强度以及其相对标准偏差均与透镜到样品表面距离密切相关.透镜到样品表面的距离大于焦距时,空气击穿现象严重,不宜用于LIBS测量.激光脉冲能量大,透镜到样品表面距离对LIBS测量的影响大,激光脉冲能量小则相反.     

煤样致密度对LIBS测量的影响

选用不同产地的3种代表性煤样为对象,采用粉状煤样和不同压力下制备成的片状煤样进行实验,以分析煤样致密度的影响.得出了粉状煤样和片状煤样在200～850 nm波段内的光谱图,定性分析了 C,H,O,N,Al,Fe,Ca,Mg,Si,Ti,Na和K等元素.对强度大、干扰小的C,Al,Ca,Mg,Si和Ti元素的谱线进行分析,通过谱线强度及其相对标准偏差、谱线强度比及其相对标准偏差来比较煤样致密度对定标曲线法和内标法测量的影响.实验结果表明:致密度对定标曲线法定量分析的影响较大,而对内标法定量分析的影响较小.     

土壤中重金属元素铬的双脉冲激光诱导击穿光谱研究

采用输出波长为1 064nm的两台Nd-YAG脉冲激光器作为光源,在大气环境下对不同浓度配制的5种重铬酸钾的土壤样本进行双脉冲激光诱导击穿光谱(DP-LIBS)分析。以Cr元素在425.435nm处特征发射谱线作为分析线,测定了不同浓度下Cr元素的DP-LIBS特征谱线强度,与单脉冲激光诱导击穿光谱(SP-LIBS)强度进行了对比,建立了Cr元素特征谱线强度与溶液浓度的拟合关系曲线。结果表明:双脉冲(DP)激发光谱较单脉冲(SP)激发光谱的发射强度有大幅度的提升,在低浓度条件下,Cr元素浓度与DP-LIBS谱线有较好的线性关系,拟合系数达到0.986,通过定标曲线计算得到Cr元素的检测限为15.68μg/g,仅为相同条件下单脉冲检测限的二分之一。     

样品形态对激光诱导土壤等离子体特性的影响分析

将激光诱导击穿光谱技术应用到土壤检测中,分析了土壤样品形态对激光诱导等离子体特性的影响.采用波长1 064 nm的Nd-YAG脉冲激光器作为激发光源,在实验室大气环境下对粉状和片状2种形态土壤样本诱导产生激光等离子体,测量并分析了样品形态和粒径大小对元素特征谱线强度、等离子体温度和电子密度的影响.实验研究表明,相同实验条件下,粉状土样的激光等离子体温度和电子密度均高于片状土样,但片状土样的元素特征谱线强度更大,且受土壤粒径大小的影响较小,适用于土壤重金属元素的LIBS分析检测.     

X射线磁性圆二色吸收谱:实验设备与初步实验

合肥国家同步辐射实验室已建立了初步的X射线磁性圆二色吸收谱(XMCD)技术,可以测量铁磁性3d过渡族元素Fe,Co和Ni的L边的XMCD,并获得它们的轨道和自旋磁矩.XMCD线站的主要技术参数为:能量范围100～1 000 eV,光子通量≈108 ph/s,能量分辨率≈1 000;外磁场1 500 Gs.除了测量XMCD外,还可以测量C,N,O的K边近边吸收谱,以及部分元素的L边近边吸收谱.     

Nd及其与Fe,Mn共掺杂ZnO薄膜的结构与发光特性

采用射频磁控溅射技术在Si(111)衬底上制备了未掺杂ZnO薄膜和Nd及其与Fe,Mn共掺杂ZnO薄膜.通过XRD分析表明,未掺杂ZnO薄膜沿c轴择优生长,掺杂ZnO薄膜偏离了正常生长,薄膜为纳米多晶结构.应用AFM观测所有薄膜的表面形貌,掺杂使ZnO薄膜表面粗糙.室温光致发光谱显示,薄膜出现了395nm的强紫光和495 nm的弱绿光带.Nd掺杂ZnO薄膜的PL谱线峰值强度减弱,Nd与Fe,Mn共掺杂ZnO薄膜的PL谱线峰值强度增强,分析了掺杂引起PL峰强度变化的原因.     

X射线磁性圆二色吸收谱:实验设备与初步实验

合肥国家同步揭射实验室已建立了初步的X射线磁性圆二色吸收谱（XMCD）技术，可以测量铁磁性3d过渡族元素Fe，Co和Ni的L边的XMCD，并获得它们的轨道和自旋磁矩．XMCD线站的主要技术参数为：能量范围100～1000eV，光子通量≈10^8 ph／s，能量分辨率≈1000；外磁场1500Gs.除了测量XMCD外，还可以测量C，N，O的K边近边吸收谱，以及部分元素的L边近边吸收谱．     

超高速碰撞LY12铝靶闪光时频特性研究

超高速碰撞过程中会伴有闪光现象.通过构建光谱和光学高温计测量系统,对超高速碰撞产生的闪光频域信号和时域信号进行测量.实验得到了200~1 100 nm波段的光谱.通过对比原子发射光谱数据库确定谱线元素,并分析了铝的特征谱线ALI 394.40 nm和ALI 396.15 nm.对不同碰撞速度下的光谱进行比较,得出碰撞速度与闪光强度的关系.并结合光学高温计得到的光强随时间变化规律,对超高速碰撞闪光特性进行分析.     

多传感器数据融合技术在锅炉热效率计算中应用研究

实现锅炉热效率实时计算对优化锅炉燃烧经济性具有重要意义,其难点在于飞灰含碳量的在线测量,目前广泛采用微波飞灰测碳仪进行在线监测.然而在实际中烟气密度和流速对仪器的测量精度有重要影响,使测量结果产生较大波动.本文设计了对烟气密度和流速的测量方法,并构造了基于多传感器数据融合技术的测量系统,利用BP神经网络对多传感器信息进行有效融合,在一定程度上提高了飞灰含碳量的测量精度.进而通过采集排烟温度、氧量等运行参数,依据反平衡方法给出锅炉效率的在线计算模型.     

GS-DFB半导体激光器的优化设计

对ＧＳＤＦＢ半导体激光器的参数进行了优化设计。采用脉冲峰值功率、脉宽、谱宽、脉宽谱宽积以及峰值功率与脉宽谱宽积之比等参数来综合描述激光器输出脉冲特性,研究了这些参数随偏置电流、调制电流等外部参数的变化,并找出了相应的优化值。     

Ne气负脉冲电晕放电等离子体电子温度测量

依据荧光发射谱谱线强度正比于激发态粒子数原理,通过测量不同激发态能级所发射荧光谱线的相对强度,对Ne气脉冲电晕放电等离子体平均电子温度随峰值电压、样品气压的变化以及有效电子温度的时间行为进行了实验研究.结果表明,平均电子温度随放电峰值电压、样品气压均呈现近线性的变化趋势;而有效电子温度随时间变化先于脉冲电晕放电电流的变化.     

以液体喷流方式利用LIBS定量分析水溶液中的Cr元素

为了提高激光诱导击穿光谱技术用于水溶液中痕量重金属检测的稳定性和灵敏度,采用液体喷流的方式,利用激光诱导击穿光谱技术对不同浓度的Cr溶液进行了检测和分析.通过对实验系统的激光能量、探测延时等的优化,以Cr元素的425.43 nm谱线作为分析线,得到水溶液中的Cr元素的检测限(LOD)为1.26ppm.这一结果比Nilesh K.Rai等人(参见文献1)的检测灵敏度提高了近24倍.     

大气中飞秒激光等离子体丝上荧光特性的研究

本文通过研究超短强激光脉冲在空气中形成的等离子体丝上荧光的特性,提出了一种间接获得等离子体丝上光强分布的方法.实验研究表明,等离子体丝上荧光主要分布在290～430 nm的紫外区域,该区域内的线状谱来自于N2的第二正带分子谱线和N+2的第一负带离子谱线.同时等离子体丝上荧光强度与入射激光能量呈非线性增长关系,当入射激光能量低于11 mJ,荧光强度快速增强表明丝上光强增大,当激光能量进一步增大时,丝上的光强变化缓慢,此时成丝结构逐步由单丝向多丝演化.同时通过研究等离子体丝上光强随光脉冲传输距离的变化规律,进一步验证了等离子体成丝机制是基于光束自聚焦效应和等离子体散焦过程之间的动态平衡的正确性.     

混合气体放电中等离子体发射光谱诊断

采用水电极介质阻挡放电装置,分别在氮气/氩气、空气/氩气2种混合气体放电中,采用光谱的方法测量了氮分子(C3Πu)和氮分子离子391.4 nm(B2Σu+→X2Σg+)谱线随混合气体的体积分数的变化.实验表明:随混合气体中氩气体积分数的增加,氮分子(C3Πu)的谱线强度增强,而氮分子离子391.4 nm谱线强度减弱;在2种混合气体中、相同的氩气体积分数下,氮气/氩气混合气体放电时的氮分子(C3Πu)和氮分子离子391.4 nm(B2Σu+→X2Σg+)发射谱线强度比空气/氩气混合气体放电时的强.     

减压氩气环境下激光显微发射光谱特性

以单脉冲YAG激光、YJGⅡ激光微区光谱仪、QF 60型水晶摄谱仪和自行设计的低真空装置组成分析系统 ,在减压氩气环境下 ,实验研究了铜合金光谱分析标准样品中的CuⅠ 32 4 .7nm和CuⅠ 32 7.4nm发射谱的谱线品质特性 .与空气环境下得到的实验结果比较 ,在减压氩气环境下 ,谱线强度明显增强 ,自吸现象减小 ,谱线品质得到明显改善     

2070t/h超临界对冲火焰锅炉飞灰含碳量偏高原因分析

针对湖南某电厂2 070t/h超临界对冲火焰锅炉燃用运行煤种出现的飞灰含碳量偏高的现象,对其锅炉进行了热态调整试验,研究了炉膛氧量、负荷、燃尽风量和煤粉细度的变化对飞灰含碳量的影响。研究结果表明,炉膛氧量、负荷、燃尽风量和煤粉细度的变化对飞灰含碳量有较大影响。负荷增加、煤粉细度减小,飞灰含碳量降低;燃尽风量和炉膛氧量过低或过高都会使飞灰含碳量升高,运行中炉膛氧量和燃尽风量存在一个最佳值;而且,燃尽风对飞灰含碳量的影响与负荷有关。依此对该锅炉运行进行优化调整,使飞灰含碳量降低到4.5%以下。     

空气氧化对钢液成分直接测量的影响

搭建了一套基于激光诱导击穿光谱技术的钢液成分直接测量实验系统,针对钢液表面被空气氧化的问题进行了实验,评估了氧化层对测量结果的影响.在此基础上,利用氩气作为保护气,对比分析了不同氩气流量下,钢液内各元素谱线强度和测量稳定性的变化趋势.结果表明:钢液氧化会令大部分合金元素在表面富集,从而使相关谱线的相对强度增大,因此不宜...     

用于测量长光程CO和CO_2浓度的TDLAS传感器系统室内试验

开发了一种传感器,该传感器使用两支分布式反馈(DFB)二极管激光器,用于同时测量长光程路径上的CO和CO_2浓度。综合考虑吸收线强、空气中水蒸气等气体的干扰以及与其他尾气气体的干扰等因素,选择CO谱线的波段为2 326.8 nm,CO_2谱线的波段为2 004.0 nm。以TDLAS技术为基础,提取直接吸收信号,建立2种气体直接吸收信号峰值与浓度的线性比例关系,根据2种气体的吸收谱线峰值推断出其准确浓度。在实验室环境下,12～15 m的单向光程长度范围内,CO和CO_2的最大测量偏差分别为实际浓度值的-7.3%和-7.03%。