Análisis cuantitativo de fusión por inducción de vacío mediante espectroscopía de ruptura inducida por láser

Debido a sus características únicas, tales como la teledetección, el análisis rápido, y ninguna necesidad de la preparación de la muestra, la espectroscopía de ruptura inducida por láser (libs) ofrece capacidades únicas para la determinación de la concentración en línea^{1,2, 3}. Aunque se ha investigado el uso de la técnica de libs en diferentes campos^4,5,6, se está llevando a cabo un considerable intento de desarrollar sus capacidades en aplicaciones industriales.

El análisis del contenido de material fundido durante el transcurso de los procesos industriales puede mejorar eficazmente la calidad del producto, que es una dirección de desarrollo prometedora de LIBS. Se han notificado hallazgos experimentales sobre la aplicación de libs en el campo industrial, tales como hallazgos sobre el acero líquido de argón^7,8,9,10,11, fundido aleación de aluminio¹², sal fundida¹³y silicio fundido¹⁴. La mayoría de estos materiales existen en el ambiente de aire o un gas auxiliar. Sin embargo, la fusión por inducción al vacío (VIM) es otro buen campo de aplicación de LIBS para realizar el control de procesamiento. Un horno VIM puede realizar la fundición A temperaturas superiores a 1.700 ° c para la refinación de aleación; es el método más popular para refinar metales de alta pureza y aleaciones como aleaciones de base de hierro o níquel-base, aleaciones de alta pureza y aleaciones magnéticas limpias. Durante el curso de la fusión, la presión en un horno es siempre en la región de 1-10 PA, y la composición de aire en el horno incluye principalmente el aire absorbido en la muestra o la pared interior del horno y algunos de óxido vaporoso o de metal de nitruro. Estas situaciones de trabajo inducen situaciones de medición de LIBS muy diferentes para la fundición en el aire. Aquí, reportamos una investigación experimental del análisis de la aleación fundida durante el curso de VIM por LIBS.

Se añade una ventana óptica a un horno para la ablación por láser y la detección de luz radiante. Un cristal de sílice con un diámetro de 80 mm sirve como ventana. Un láser emisor y la recolección de luz radiante emplean la misma ventana; es una estructura óptica Co-axial que se enfoca en el mismo punto. La longitud focal de trabajo es de aproximadamente 1,8 m, y la longitud de enfoque de la configuración experimental se puede ajustar de 1,5 a 2,5 m.

Sobre la base de la practicidad del análisis en línea industrial, la precisión, la repetibilidad y la estabilidad es más importante que el límite bajo de detección (LOD) durante el análisis de ingredientes de aleación fundida. Se elige la ruta técnica de un espectrómetro CCD lineal de cuatro canales, el rango espectral del espectrómetro oscila entre 190 y 600 nm, la resolución es de 0,06 nm y la longitud de onda es de 200 nm. Un diodo láser bombeado a láser Q-conmutado (construido en casa) se utiliza para la aleación fundida de la absolución, con una energía de salida de 100 mJ, una frecuencia de 5 Hz, un ancho de pulso FWHM de 20 NS, y una longitud de onda de trabajo de 1064 nm. La parte restante presentará el proceso de análisis de LIBS de VIM y la medición en vivo, seguida de una introducción de los resultados de procesamiento de datos.