激光感生击穿光谱技术测量燃煤含碳量的实验研究

"该文研究了利用激光感生击穿光谱技术(LIBS)对燃煤含碳量进行快速定量分析的方法。通过建立定标曲线，以5种不同类型的煤样为实验材料，选取碳元素505.2nm的原子发射谱线，分析了在不同延迟时间下(0.8μs, 1.2μs, 1.6μs, 2.0μs, 2.4μs)煤粉中的碳含量。实验结果显示，在1.6μs的延迟时间下，测量误差最小，LIBS技术具有较高的分析精度，有望应用于煤质特性的快速检测。" 本文主要探讨了激光感生击穿光谱技术在煤炭元素分析中的应用，特别是在测定燃煤含碳量方面的潜力。激光感生击穿光谱(LIBS)是一种非接触、快速的光谱分析技术，通过高能激光束照射样品，使样品瞬间蒸发和电离，形成等离子体，然后通过分析等离子体发出的光谱来确定元素组成。 文章介绍了LIBS技术进行定量分析的关键步骤，即建立定标曲线。定标曲线是通过对已知元素浓度的标准样品进行测量，得出元素浓度与光谱强度之间的关系曲线，用于后续未知样品的分析。实验选取了5个不同种类的煤样，通过对激光击穿煤粉产生的505.2nm碳原子发射谱线的强度进行分析，来确定煤样中的碳含量。 实验过程中，作者注意到延迟时间对分析结果的影响。延迟时间是指激光激发后到收集光谱信号之间的时间间隔，不同的延迟时间会导致等离子体状态的变化，进而影响光谱的强度和元素的检测精度。通过对比不同延迟时间下的测量结果，发现在1.6μs时，测量的含碳量与标准元素分析仪的结果最接近，误差最小，这表明了选择合适的延迟时间对于提高LIBS分析的准确性和稳定性至关重要。 通过等离子体发射机制的分析，作者解释了延迟时间如何影响定量分析。通常，延迟时间较短时，等离子体温度高但密度低，可能导致某些元素的发射谱线被淹没；而延迟时间过长，等离子体可能会冷却，导致发射强度下降。因此，找到一个平衡点可以优化光谱信号，提高分析的准确性。 这项研究揭示了LIBS技术在煤炭分析中的实用性，特别是在快速检测煤质特性，如含碳量方面。尽管需要进一步的工作来优化和验证这种方法，但实验结果表明，LIBS技术有潜力成为传统元素分析仪的有效补充，尤其是在需要快速、现场分析的场合。这一成果对于煤炭工业的品质控制、环境保护以及能源管理等领域都具有重要的意义。