应用案例|光纤光谱仪对等离子体的监控

应用案例|光纤光谱仪对等离子体的监控

等离子体是由部分电子被剥夺后的原子及原子团被电离后产生的正负离子组成的离子化气体状物质，是物质的第四态。它具有很高的电导率，与电磁场存在极强的耦合作用。等离子体广泛存在于宇宙中，如恒星、闪电、极光等都是等离子体的表现形式。

光纤光谱仪对等离子体进行监控是一种利用光谱仪对等离子体进行实时监测和分析的技术，这种技术结合了光谱仪的高分辨率、高灵敏度和等离子体的独特性质。利用高温等离子体激发样品中的元素，使其转变为激发态，之后通过光学系统收集并测量其发射光谱的过程。

一、实验搭建

(1)样品室：等离子体腔室，可将待测气体引入等离子体腔室，通过向腔室内引入各种气体或颗粒来改变等离子体温度、颗粒密度等参数，实现对等离子体的监控。

(2)余弦校正器：等离子体腔室获取的数据中，由于强度的差异以及测量面不均匀的情况，可选择余弦校正器或准直器来避免。

(3)抗紫外光纤：具备抗老化、耐高温等性能，以避免光纤在等离子体环境中受损。

(4)检测设备：紫外可见高性能光纤光谱仪，对于等离子体中的特定元素或分子，能够覆盖其发射或吸收光谱的波长范围。

光纤光谱仪测气室中等离子体的系统简图

首先，样品被转化为气态或溶解在适当的介质中，并通过注入系统进入等离子体发生器。在发生器中，样品受到电磁场的能量耦合，形成高温的等离子体。这个等离子体中的电子激发了样品中的元素，使其转变为激发态。接下来，通过光谱仪对等离子体发出的辐射光进行分析，与事先建立的标准曲线或参考样品进行比较，可以确定样品中元素的含量和成分。

在实验中，通过光纤光谱仪可以测量氩等离子体的发射光谱。根据光谱图的特征，识别等离子体中的成分和浓度变化。结合其他监测数据（如温度、压力等），分析等离子体的物理状态和演化过程。

二、等离子体监控的应用

1.环境监测：

光谱仪对等离子体监控可用于水体、土壤和大气中金属元素和非金属元素的含量测定。例如，检测水体中的重金属离子（如铅、汞、镉等）和营养元素（如氮、磷等），以及土壤中的农药残留和有害元素。

2.食品安全：

在食品安全领域，光谱仪对等离子体监控可用于检测食品中的重金属和有害元素（如铅、镉、汞等），以及食品中的营养元素（如钙、铁、锌等）。

3.材料科学：

在材料科学领域，光谱仪对等离子体监控可用于金属材料、半导体材料、纳米材料等的高纯度分析和微量元素分析。

4.冶金工业：

在冶金工业中，光谱仪对等离子体监控可用于炼铁、炼钢、有色金属冶炼等过程中的元素分析以及金属材料的品质控制。

三、产品推荐

鉴知技术 SR100Q 光纤光谱仪是一款专门针对弱信号检测的科研级性能的光谱仪，内部采用科研级制冷型面阵CCD芯片，量子效率高达92%，紫外波段仍有很高的响应，可有效提升弱信号的灵敏度和信噪比，并配合先进的高分辨率光路设计，性能稳定可靠，是弱信号探测的理想选择。

四、产品优势

1. 高灵敏度：能够检测到极低浓度的元素。

2. 高分辨率：能够区分相近波长的光谱线。

3. 多元素同时分析：能够同时测定多种元素。

4. 实时监控：能够实时监测等离子体的变化。