【導(dǎo)讀】激光誘導(dǎo)擊穿光譜（LIBS）無(wú)損檢測(cè)方法實(shí)現(xiàn)了對(duì)碳鋼中Cr, Cu, Mn等元素的高精度定量分析。
無(wú)損檢測(cè)是指在不損害或不影響被檢測(cè)對(duì)象使用性能,不傷害被檢測(cè)對(duì)象內(nèi)部組織的前提下，利用材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)異常或缺陷存在引起的熱、聲、光、電、磁等反應(yīng)的變化，以物理或化學(xué)方法為手段，借助現(xiàn)代化的技術(shù)和設(shè)備器材，對(duì)試件內(nèi)部及表面的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、狀態(tài)及缺陷的類(lèi)型、性質(zhì)、數(shù)量、形狀、位置、尺寸、分布及其變化進(jìn)行檢查和測(cè)試的方法。無(wú)損檢測(cè)是工業(yè)發(fā)展必不可少的利工具，在一定程度上反映了一個(gè)國(guó)家的工業(yè)發(fā)展水平，無(wú)損檢測(cè)的重要性已得到公認(rèn)。
近日，中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化所激光誘導(dǎo)擊穿光譜（LIBS）團(tuán)隊(duì)提出了一種減小粗糙度對(duì)LIBS定量分析影響的有利方案，對(duì)樣品表面粗糙度在0.03-0.5μm之間的6塊碳鋼進(jìn)行了掃描分析。通過(guò)優(yōu)化在不同粗糙度樣品下采集光譜時(shí)燒蝕彈坑的重疊率，擬合曲線(xiàn)的決定系數(shù)都高于0.993。激光誘導(dǎo)擊穿光譜（LIBS）無(wú)損檢測(cè)方法實(shí)現(xiàn)了對(duì)碳鋼中Cr, Cu, Mn等元素的高精度定量分析。
碳鋼是含碳量在百分之0.0218~百分之2.11的鐵碳合金。也叫碳素鋼。一般還含有少量的硅、錳、硫、磷。一般碳鋼中含碳量越高則硬度越大，強(qiáng)度也越高，但塑性越低。碳鋼主要指力學(xué)性能取決于鋼中的碳含量，而一般不添加大量的合金元素的鋼，有時(shí)也稱(chēng)為普碳鋼或碳素鋼。碳含量對(duì)碳鋼組織的影響：當(dāng)碳含量小于百分之0.77時(shí)，隨著碳含量的增加鐵素體的含量逐漸減少，主觀題的含量逐漸增加，當(dāng)碳含量大到百分之0.77時(shí)，珠光體的含量增加到百分之一百；碳含量繼續(xù)增加，出現(xiàn)了新的組織二次滲碳體，當(dāng)碳含量增加到百分之0.9時(shí)，二次滲碳體形成網(wǎng)狀型態(tài)，導(dǎo)致碳鋼所有力學(xué)性能均下降。
無(wú)損檢測(cè)已不再是僅僅使用X 射線(xiàn)，包括聲、電、磁、電磁波、中子、激光等各種物理現(xiàn)象幾乎都被用做于了無(wú)損檢測(cè)，譬如：超聲檢測(cè)、渦流檢測(cè)、磁粉檢測(cè)、射線(xiàn)檢測(cè)、滲透檢測(cè)、目視檢測(cè)、紅外檢測(cè)、微波檢測(cè)、泄漏檢測(cè)、聲發(fā)射檢測(cè)、漏磁檢測(cè)、磁記憶檢測(cè)、熱中子照相檢測(cè)、激光散斑成像檢測(cè)、光纖光柵傳感技術(shù)，等等，而且還在不斷地開(kāi)發(fā)和應(yīng)用新的方法和技術(shù)。
常用的無(wú)損檢測(cè)方法：渦流檢測(cè)(ECT）、射線(xiàn)照相檢驗(yàn)（RT）、超聲檢測(cè)(UT）、磁粉檢測(cè)(MT）和液體滲透檢測(cè)(PT) 五種。其他無(wú)損檢測(cè)方法：聲發(fā)射檢測(cè)（AE）、熱像/紅外（TIR）、泄漏試驗(yàn)（LT）、交流場(chǎng)測(cè)量技術(shù)（ACFMT）、漏磁檢驗(yàn)（MFL）、遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)試檢測(cè)方法（RFT）、超聲波衍射時(shí)差法（TOFD）等。
什么是激光誘導(dǎo)擊穿光譜
技術(shù)通過(guò)超短脈沖激光聚焦樣品表面形成等離子體，進(jìn)而對(duì)等離子體發(fā)射光譜進(jìn)行分析以確定樣品的物質(zhì)成分及含量。超短脈沖激光聚焦后能量密度較高，可以將任何物態(tài)（固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)）的樣品激發(fā)形成等離子體，LIBS技術(shù)（原則上）可以分析任何物態(tài)的樣品，僅受到激光的功率以及攝譜儀&檢測(cè)器的靈敏度和波長(zhǎng)范圍的限制。再者，幾乎所有的元素被激發(fā)形成等離子體后都會(huì)發(fā)出特征譜線(xiàn)，因此，LIBS可以分析大多數(shù)的元素。如果要分析的材料的成分是已知的，LIBS可用于評(píng)估每個(gè)構(gòu)成元素的相對(duì)豐度，或監(jiān)測(cè)雜質(zhì)的存在。）等離子體激發(fā)溫度的函數(shù)，b）光收集窗口，以及c）所觀查的過(guò)渡譜線(xiàn)的強(qiáng)度。LIBS利用光學(xué)發(fā)射光譜，并且是該程度非常類(lèi)似于電弧/火花發(fā)射光譜。
LIBS在技術(shù)上是非常相似的一些其它基于激光的分析技術(shù)，共享許多相同的硬件。這些技術(shù)是拉曼光譜學(xué)的振動(dòng)光譜技術(shù)，激光誘導(dǎo)熒光（LIF）的熒光光譜技術(shù)。實(shí)際上，現(xiàn)在設(shè)備已經(jīng)被制造成在單個(gè)儀器中結(jié)合這些技術(shù)，允許樣品原子的，分子的和結(jié)構(gòu)的特征研究，以給予物理性質(zhì)的一個(gè)更深入的了解。光譜儀包括分光部分和光電轉(zhuǎn)換模塊。
定量分析的含義
是識(shí)別危險(xiǎn)的一種方法。原是分析化學(xué)的一個(gè)分支，以測(cè)定物質(zhì)中各成分的含量為主要目標(biāo)。根據(jù)所用方法的不同，分為重量分析、容量分析和儀器分析三類(lèi)。因分析試樣用量和被測(cè)成分的不同，又可分為常量分析、半微量分析、微量分析、超微量分析等。后推廣為在明確劃分物質(zhì)種類(lèi)的前提下，即把物質(zhì)定性以后，具體分析物質(zhì)的強(qiáng)度、剛度、范圍變化量指標(biāo)。在“量” 的方面分析物質(zhì)，適于分析危險(xiǎn)損失發(fā)生的概率、頻率和損失程度等量度指標(biāo)。
激光誘導(dǎo)反應(yīng)法
是利用激光來(lái)引發(fā)、活化反應(yīng)物系，從而合成高品位納米材料的一種方法。其基本原理是:利用大功率激光器的激光束照射于反應(yīng)氣體，反應(yīng)氣體通過(guò)對(duì)激光光子的強(qiáng)吸收，氣體分子或原子在瞬間得到加熱、活化，在很短時(shí)間內(nèi)反應(yīng)氣體分子或原子獲得化學(xué)反應(yīng)所需要的溫度，迅速完成反應(yīng)、成核與凝聚、生長(zhǎng)等過(guò)程，從而制得相應(yīng)物質(zhì)的納米微粒。
通常，入射激光束垂直于反應(yīng)氣流，反應(yīng)氣體分子或原子吸收激光光子后被迅速加熱，根據(jù)估算，激光加熱的速率為106-108°C/s，加熱到反應(yīng)溫度高的時(shí)間小于10-4s。生成的核粒子在載氣流的吹送下迅速脫離反應(yīng)區(qū)，經(jīng)短暫生長(zhǎng)過(guò)程到達(dá)收集室。
