第35卷，第3期 2015年3月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol. 35,No. 3-pp787-790
March, 2015
水泥中金属元素的激光诱导击穿光谱实验条件研究
王芮雯，李占锋"，武志翔”，李文宏2*，尚丽平2，3 1.西南科技大学制造科学与工程学院，四川绵阳
日621010
2.西南科技大学信息工程学院，四川绵阳621010 3.西南科技大学极端条件物质特性实验室，四川绵阳
621010
摘要激光诱导击穿光谱技术(LIBS)是一种被广泛使用的物质元素检测技术。由于它的探测结果受多种因系的影响，因此，分析比较不同实验条件对LBS光谱测量的影响对LBS检测有着重要的意义。通过采用四川省北川县申联水泥有限公司生产的42.5普通硅酸盐水泥制成的水泥压片，利用八通道光纤光谱仪 AvaSpec-2048-USB2-RM、延时触发器DG645进行了LIBS检测。针对影响水泥几种重要技术指标的金属元素Mg，Al，Na，K进行了分析。主要对比了激光频率、同一点测量次数对不同金属元素光谱信号强度的影响，得出在本实验条件下的最佳实验参数：10Hz为最佳激光频率，激光频率为10Hz时元系Mg，Al，Na K所得到的光谱强度比8Hz时分别提高了67.66%，47.88%，84.59%，43.36%，由于压片样品在放置过程中，表面会有少量的氧化、潮解，在以测量10次求一次平均所得结果进行记录的条件下，以第三、四次记
录结果为最佳，关键词
水泥；金属元系；激光诱导击穿光谱；最佳实验条件
中图分类号：TN249
引言
文献标识码：A
D01: 10, 3964/j. issn. 10000593(2015)03-0787-04
体效应、样品的组成成分、激光器的参数等，所以，分析比
水泥作为重要的建筑材料之一，国标申需要检测的金属
元素有；Ca：Si，Al.Fe，Mg，Na.K 等。其，Mg.Al. Na，K对水泥的安定性、抗压强度、凝结时间等技术指标有显著影响1。MgO在水泥凝固后吸收水分导致体积膨胀，严重影响了水泥的安定性，国家标准对水泥申的MgO有严格的控制，AI,O，的含量对水泥的强度、凝结时间均有所影响。碱金属类硫酸盐会加速水泥的早期水化，并且降低混凝土的抗压强度。针对影响水泥技术指标的这几种金属元系，采用激光诱导击穿光谱技术(LIBS)对其进行了检测
现有的对水泥元素的监测技术有以下三种：原子吸收光谱法、EDTA滴定差减法、X射线荧光分析法。其中原子吸收法成本较高，EDTA滴定差减法操作复杂、误差较大，X 射线荧光分析法样品预处理操作复杂。激光诱导击穿光谱技术作为一种被广泛使用的物质元素检测技术，它具有快速实时检测，无需样品预处理，同时检测多种元素，几乎无损检测等众多优点"}，尽管，LIBS前景广阔，但由于激光诱导产生等离子体的过程复杂，受很多因素影响，包括样品的基
收稿日期：2014-02-21，修订日期：2014-06-08
基金项目：国家自然科学基金项目(11176032)资助
作者简介：王芮雯，女，1990年生，西南科技大学硕士研究生
*通讯联系人
较不同实验条件对光谱测量的影响对LIBS检测有着重要的意义。
采用LIBS对普通硅酸盐水泥压片进行检测，在不同实验参数设置下，分别就激光频率，同一点多次测量对水泥申 Mg，Al，Na，K四种金属元素，对其光谱信号强度的影响进行了比较观测，确定了本实验条件下的最佳实验参数。
1实验部分 1.1工作原理
实验装置如图1所示。通过DG645延时触发器同时向脉冲宽度为10ns，能量为0~200mJ的Nd：YAG激光器与分辨率为0.04~0.11nm，测量范围为200~1070nm的八通道光纤光谱仪AvaSpec-2048-USB2-RM发出TTL触发信号，激光器发出1064nm的激光，通过透镜聚焦于水泥压片样晶表面，通过光纤耦合器吸收等离子体光谱然后传递到光谱仪，光谱仪将采集到的光信号转换成电信号传送到PC机。
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