第31卷，第9期 2011年9月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol.31,No.9.pp2546-2551 September,2011
基于激光诱导击穿光谱技术对钢中Mn和Cr元素的定量分析王琦"，陈兴龙"，余嵘华”，徐明明"，杨阳"，吴边'，倪志波"，董凤忠"·
1.中国科学院安数光学精密机械研究所，安微合肥230031 2.合肥工业大学应用物理系，安徽合肥230009
摘要采用激光诱导击穿光谱分析技术对钢样中锰、铬两种微量元素的含量进行了测量。实验研究发现，最优取样的延迟时间为2.0μs，最佳激光光束案焦位置和光谐收集探头分别位于样品表面以下3.5mm和表面以上1.5mm处。以MnI：403.07nm和CrI：427.48nm作为分析线，分别采用传统定量分析和内定标的方法对钢样中的Mn和Cr进行了定量分析，通过对比发现，采用内定标方法得到的拟合曲线的相关指数R分别为0.998和0.979，均高于传统定标方法拟合曲线的相应相关指数。利用内定标建立起来的定标
曲线，计算得到Mn和Cr的检测限分别是0.005%和0.0406%。关键词激光诱导击穿光谱；传统定标；内定标
中图分类号：O657.3
引言
文献标识码：A
DOl: 10. 3964/j. issn. 1000-0593(2011)092546-06
年来，LIBS技术广泛应用于环境污荣检测")、工业生产过程中的检测(4.5)、考古分析(6.、医疗检测()、空间开发()等领域。相对于上述的几种对微量元素检测技术，LIBS技术不需
钢中的微量元素严重影响着钢的性能，因此及时有效地检测钢铁冶炼生产过程中微量元素的含量，可以有效提高冶炼产品的质量和生产效率(1.2)。和铬是钢中两种重要的微量元素，对钢的性能有很大的响，例如：钢中含有一定量的铬，能够提高钢的耐腐蚀性能，添加适当的错可以提高钢的强度等。目前钢铁行业检测这两种微量元款的方法有：X 射线荧光光诺分析（X-rayfluorescenceanalysis，XRFA）、电感耦合等离子体-原子发射光谱分析技术（inductivelycoupled plasma-atomic emission spectrometry，ICP-AES)、原子吸收光谱分析技术（atomic absorption spectrometry，AAS)，XR-FA分析技术是目前钢铁行业用于成分分析的通用技术之"，但是分析前需制样，无法实现在线分析；AAS和ICP-AES分析方法检测精度高，稳定性好，但是仪器费用太高，样品处理时间长，在工业生产应用受到很大的限制。以上三种分析技术都需要预处理样品，分析时间相对都比较长，不适合对钢水成分进行实时在线检测。
激光诱导击穿光谱分析技术（laser-inducedbreakdown spectroscopy，LIBS)是一种新型的光谐检测技术，具有快速、实时在线、无需对样品预处理、能够同时测量多种元素等优点，能够对气体、减体、固体等多组态进行同时分析。近些
收稿日期：2010-12-01，修订日期：2011-03-25
要样品预处理或者很少处理，而且是非接触式检测，能够对固体或者液体钢样中的元索进行实时、原位在线、快速的定性和定量分析。LIBS技术开始在钢铁工业中的高炉煤气分析(")、冶炼钢水)和炉渣分析()、钢中非金属元素的分析[)等领域有着重要的应用，是一种非常有发展前途的微量元索检测分析技术。
本文以钢中的微量元索Mn和Cr为分析对象，利用脉冲激光作为光源，以中阶梯光栅光诺仪和ICCD为分光和探测元件，首先对实验条件进行了优化，最优的取样延时为 2.0μs，最佳的LIBS信号探测位置在样品表面上1.5mm和最好的案焦位置在样品表面下深度3.5mm处，分别采用传统定量分析法和内定标法对钢样中的Mn和Cr元素进行 LIBS定量分析，并对两种方法进行了比较。最后计算了Mn 和Cr的检测限。
两种不同定量分析方法的基本理论
传统的定量分析方法 1.1
传统的定量分析方法是在特定条件下，激发待测元索浓度不同的多种样品，通过测量待测元素的浓度和辐射强度，
基金项目：国家自热科学基金项目(11075184)资助
作者商介：王璃，1983年生，中国科学院安散光学精密机械研究所博士研究生
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