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光纤光谱仪在激光诊断方面的应用

发布时间:2021-04-14      点击次数:244
  随着激光技术越来越广泛地用于工业加工、通信、测量,以及医疗科研等领域,快捷地测量和分析激光器的光谱已经成为一种迫切需求。
  通过光谱仪,我们可以方便地监测激光的波长、幅值、半宽值(FWHM)、波峰数目等参数随时间变化的情况。我们甚至还可以自定义一些参量,并观察它们随时间的变化情况。我们可以选择多通道光谱仪覆盖全部的200~1100 nm波长范围,同时还可以满足高分辨率的需求,也可以选择只覆盖紫外部分、可见或近红外部分的激光光谱。当然,如何选择最终仍要取决于用户的实际需求。
  光谱仪在激光领域主要有激光波长测量、激光诱导击穿光谱和电弧等离子体光谱诊断几个典型应用。
  1  连续激光器的波长测量
  对于连续激光器来说,测量尤为简单。运行软件后,设置合适的积分时间,如下图所示,就可以得到一个合适的光谱图。为了使测量的激光峰值波长更为准确,需要正确设置光谱仪的Smoothing及Spline设置,具体可以参照产品说明进行操作。在测量激光时应该注意的是,由于激光功率很强,一般不会将激光直接耦合入光纤,而是先将激光打在一个屏上,然后光纤接收从屏散射出的激光信号。
  2 脉冲激光器的波长测量
  对于重复频率比较高(比如100 Hz以上)的脉冲激光而言,可以把它当成连续激光来测量。而重复频率比较低,或者个别的需要测量单脉冲的情况下,为了和激光脉冲准确同步,光谱仪应该选择在外触发模式下工作。
  3 监测激光波长随时间变化
  要监测激光波长随时间的变化,只需要在软件中打开 TimeSeries模块,设置希望监测的参量,就可以看到激光波长、峰值、强度等参数随时间变化的曲线了。软件还能够允许您多窗口同步工作,同时监测多个参数随时间的变化。
  二、 激光诱导击穿光谱应用
  激光诱导击穿光谱(LIBS)是一种原子发射光谱技术,它使用脉冲激光器在烧灼材料的同时产生等离子体。对明亮的等离子体进行光谱分析就会得到样品元素成分的信息。LIBS可以应用在废旧金属分选、塑料分析、农药残留检测、矿物分析等方面。
  由于LIBS技术可以直接对材料进行分析,而不需要对材料做任何预处理,所以在许多情况下,只用一个激光脉冲就可以进行样品分析,因而LIBS系统能够快速分析大量样品。
  三、电弧等离子体光谱诊断
  随着现代焊接技术的发展,对焊接质量检测与控制越来越重要。焊接电弧光谱由于其自身信息量大、信噪比高、介入性小、测控精度高等特点,在一些场合得到成功应用。电弧光谱的应用领域包括:电弧防护、光谱法测定电弧的温度场、气体成分及浓度的测定与控制等。因此对于不同焊接参数下电弧光谱辐射及其变化特点的研究非常重要。
  焊接光谱信息的采集和分析系统建议使用高分辨率、多通道(最多10个通道)光纤光谱仪,波长范围200-1100 nm,光谱分辨率(FWHM)至高可达0.05-0.06 nm,光谱采样间隔约0.02 nm。一分多光纤保证了光谱信号采集在时间和空间上的同步性。
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