بخشی از مقاله
چکیده
آزمایش طیفسنجی فروشکست القایی لیزری - LIBS - نیازمند یک سیستم متمرکز کننده خودکار پالس لیزر با دقت بالا است. در این مقاله یک سیستم متمرکز کننده خودکار نوری سریع و دقیق مورد مطالعه قرار گرفته است. در این سیستم از بازتاب نور لیزر از روی سطح نمونه استفاده میشود. با استفاده از یک دوربین CCD مرکز تصویر بازگشتی از پرتو لیزر با نقطه مرجع مطابقت داده شده و با تغییر موقعیت، نمونه در نقطه کانونی عدسی قرار میگیرد. نتایج تجربی نشان میدهد که این سیستم دارای خطایی کمتر از 30میکرون است و میتواند بازهی 25میلیمتر را اسکن کند. بطور کلی این سیستم دارای سرعت بالا و دقت مکانی بسیار خوبی نسبت به چشم انسان است.
مقدمه
تحلیل مواد از دیرباز مورد توجه بوده و از اهمیت بالایی برخوردار است. روش طیفسنجی فروشکست القایی لیزری - LIBS - روشی است که در آن در اثر برهمکنش لیزر با ماده، پلاسمای کوچکی روی سطح نمونه ایجاد میشود. دمای بالای پلاسما که از انرژی لیزر ناشی شده، باعث شکستن پیوندهای مولکولی و برانگیخته و یونیزه شدن اتمها و یونها میشود. پس از خنک شدن پلاما، هر اتم تابش طیفی منحصر به فردی از خود ساطع میکند. نور پلاسما توسط یک طیفنگار به مولفههای طول موجیاش تجزیه می گردد. با تحلیل طول موجهای ثبت شده میتوان مقدار و نوع عناصر موجود در ماده را مورد مطالعه قرار داد. برای ایجاد پلاسما روی نمونه باید نور لیزر روی سطح نمونه و درابعاد بسیار کوچک کانونی گردد. پالس لیزر در بازهای به نام بازه ریلی بیشترین چگالی انرژی را دارد و بنابراین ابعاد نقطه کانونی همان ابعاد بازه ریلی است. متمرکز کردن لیزر روی نمونه و تنظیم آن توسط چشم کاری بس دشوار است و همچنین در اثر تعویض استفاده میشود.
چیدمان آزمایش
در شکل1 طرح واره چیدمان سیستم متمرکز کننده خودکار نشان داده شده است. در این روش از یک لیزر دیودی قرمز با طول موج 670 نانومتر و انرژی 30 میلیژول، دو عدسی محدب با فاصله کانونی 10سانتیمتر، یک آینه معمولی، یک CCD، یک منبع تغذیه برای لیزر، یک موتور XYZ که البته فقط یک جهت آن برای عقب و جلو رفتن نمونه بکار میرود و یک نگهدارنده کانون قرار بگیرد تصویر لکه مانند شکل2 تغییر میکند. یعنی اگر نمونه جلوتر از کانون قرار گیرد، تصویر در آن طرف، روی CCD در سمت چپ مرکز قرار میگیرد و اگر نمونه عقبتر از کانون قرار گیرد تصویر به سمت راست میرود. همچنین هرچه تصویر در خارج از کانون تشکیل شود شدت آن کمتر میشود و پیکسلهای بیشتری را اشغال خواهد کرد، در واقع تصویر پخشترخواهد شد.بنابراین تغییرات فاصله از رابطه - 5 - بدست میآید. برنامه کامپیوتری که سیستم متمرکز کننده خودکار را کنترل میکند با نرمافزار Labview نوشته شده است و عملکردش اینگونه است که بین مختصات پیکسلهای اشغال شده و شدت آنها یک میانگین وزنی گرفته و آن میانگین را با مرجع تعیین شده تطبیق میدهد و بر طبق آن به موتور دستور جلو یا عقب می دهد و این کار را اینقدر تکرار میکند تا به نقطه مرجع برسد و دستور ایست دهد.
نتایج آزمایش
برای بررسی عملکرد سیستم متمرکز کننده خودکار از انواع نمونهها استفاده شد. از آنجایی که موتور XYZ که استفاده میکنیم موقعیت مکانی را ثبت میکند، به همین دلیل ابتدا نمونه را قرار میدهیم و یک مرجع میگیریم و سپس دستگاه را حرکت داده و برنامه را اجرا میکنیم تا دوباره کانون را پیدا کند. اول نمونه کاغذ مورد آزمایش قرار گرفت که نتایج آن در جدول1 مشاهده میگردد. حال دوباره یک مرجع گرفتیم و یک چسپ دوطرفه به ضخامت 9 میلیمتر را روی آن چسباندیم و برنامه را اجرا کردیم. نتایج در
