بخشی از مقاله
چکیده
در این کار ترکیبات آلومینیوم با استفاده از طیف سنجی پلاسماي ایجاد شده بوسیله ي لیزر - LIBS - بدون داشتن نمونه کالیبراسیون تعیین شده است. ابتدا تئوري کار بر اساس نرمالیزه کردن غلظت هاي عناصر موجود در نمونه ارائه می شود. از معادلات بولتزمن و ساها بولتزمن جهت تعیین غلظت ها استفاده شده و یک معادله خط به دست آمده که پارامتر هاي پلاسما، دماو چگالی الکترون، را تعیین می نماید. طیف LIBS نمونه یطور تجربی با استفاده از یک لیزر نئودمیوم یاگ بدست آمده و پس از تحلیل داده هاي طیف غلظت اجزاي نمونه ي آلومینیوم مشخص شده است . مواد تشکیل دهنده ي ماده، یک آگاهی اولیه از ترکیبات نمونه مورد نیاز است.
مقدمه
در این کار تحقیقاتی براي تعیین ترکیباتسنجی آلومینیوم از طیف در سالهاي اخیر نیاز به استفاده از یک روش سریع براي تعیین پلاسماي تولید شده بوسیله ي لیزر - LIBS - بدون داشتن ترکیبات موجود در مواد - فاز هاي متفاوت - موجب ابداع تکنیک کالیبراسیون نمونه ها استفاده شده است . این روش در سال 1999 هاي مختلفی شده است.[1] مشکل تمامی این روش ها، نیاز به توسط [2] Ciucci et al پیشنهاد شده و نتایج آن بر روي نمونه تهیه و کالیبره کردن نمونه ي مرجع با ترکبهیبات مشابه می باشد. هاي متفاوت مواد مورد تأیید است3]و.[ 4 قرارگرفته این روش عبارت دیگر در روش هاي طیف سنجی معمولا براي تعیین میزان موجب دستیابی به نتایج دقیق و ارزشمندي در تشخیص ترکیب مواد بدون استفاده از منخنی کالیبراسیون شده است. هدف ما در این تحقیق استفاده از این روش سریع و دقیق در محاسبه ي ترکیبات موجود در یکاستنمومه ي جامد آلومینیوم که داراي کاربرد هاي صنعتی بی شماري می باشد.
تئوري
روشی که براي تحلیل طیف به کار می رود در مرجع[2] با جزئیات کامل توصیف شده است، فرضیات اساسی در مورد پلاسماي لیزري در این روش عبارتند از:
-1 پلاسما در تعادل ترمودینامیکی موضعی[LTE] قرار دارد.
-2ترکیبات موجود در پلاسما همان ترکیبات ماده قبل از کندگی هستند.
-3 پلاسما از نظر اپتیکی نازك است. با فرض اینکه پلاسما
در تعادل ترمودینامیکی موضعی قرار دارد، انتگرال شدت خط LIBS مربوط به انتقال بین دو تراز و عبارت است از : که λ و و و وF به ترتیب طول موج انتقال، غلظت اجزاي1 اتمی منتشر شده، احتمال انتقال براي خط مورد نظر، تبهگنی تراز i ام و ثابت نرمالیزاسیون غلظتها است، تابع پارش، ، نیز با استفاده از معادله ي بولتزمن محاسبه شده است و لگاریتم معادله - 1 - بصورت زیر نوشته میشود: شیب خط معادله - 2 - دماي پلاسما را مشحص می نماید. شکل 1 نمودار بولتزمن آلومینیوم را نشان میدهد. با استفاده از نرمالیزاسیون غلظت هاي المان هاي موجود در طیف - 1 ونیز عرض از مبدا نمودار بولتزمن می توان فاکتور F را به دست آورد. با استفاده از الگوریتمی که بر پایه ي این روابط و رابطه ي ساها بولتزمن2 چگالی الکترونی پلاسما غلظت تک تک ترکیبات موجود در نمونه بدست می آید.
مشاهده
چیدمان تجربی
دستگاههاي تجربی که در طیف سنجی LIBS به کار برده می شود در شکل 2 نشان داده شده است. منبع نور یک لیزر Nd: YAG با طول موج ۴۶١٠ نانو متر، میانگین انرژي پالس حدودا" ٠۵ میلی ژول و شدت نورلیزر 15 برابر با بوده است. پرتو لیزر توسط یک عدسی با فاصله کانونی 25 سانتیمتر روي نمونه متمرکز می شود و تشعشعات منتشر شده توسط نمونه با استفاده از فیبر نوري به قسمت طیف سنج وه شامل یک توري 1200 خط بر میلی متر است هدایت میشود. سیگنال تفکیک شده بر حسب طول موج، وارد یک تحلیل گر اپتیکی چند مجرایی - 3 - OMA می شود و در نهایت سیگنال طیفی در یک کامپیوتر ذخیره و تحلیلشکلمی شود. 3 طیف به دست آمده در طول تحلیل نمونه آلومینیوم نشان داده شده است.
فرایند تحلیل داده ها
در روش بدون کالیبراسیون به همه ي مولفه هاي اتمی نمونه با حد اقل یک خط طیفی مشخص نیازمندیم. بنابراین براي یک نمونه ناشناخته باید از طیف سنجی استفاده کنیم که کل بازه طیفی را اندازه گیري و آشکارسازي کند. داده هاي حاصل از آزمایش را به صورت خطوط طیفی ترسیم کرده، طیف به دست آمده را شناسایی می کنیم. هر خط موجود در آن را به یک مولفه ي خنثی یا یک بار یونیزه از عناصر موجود در نمونه نسبت می دهیم. غلظت کل یک عنصر از جمع غلظت هاي قسمت هاي خنثی و یک بار یونیزه ي آن بدست می آید. هنگامی که فقط یک قسمت - خنثی یا یونیزهاز - یک عنصر مشاهده شود، می توان با استفاده از معادله ي ساها- بولتزمن غلظت قسمت دیگر آن را نیز به دست آورد:. که چگالی الکترونی، - І - و - - І به ترتیب جمعیت حالت پایه قسمت خنثی و یک بار یونیزه ي عنصر M هستند و پتانسیل یونیزاسیون قسمت خنثی در حالت پایه می باشد. چگالی الکترونی را می توان با استفاده از عنصري که غلظت هر دو حالت یونیزه و خنثی آن مشخص است به دست آورد. بعد از انجام عملیات ریاضی ذکر شده در قسمت هاي قبل و
