激光探针技术面扫描分析软件设计与实现

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材料的成分分布直接影响材料的质量和性能,因此材料的面扫描分析对改进其性能、保证其质量以及拓展其应用等方面起着十分重要的作用。传统的面扫描分析技术,因存在着需要真空环境、样品制备繁琐及样品尺寸受限等不足,而不能满足实时、在线的分析需求。近几十年发展起来的基于激光探针的面扫描分析技术有望克服上述不足,成为应用范围更广的面扫描分析技术。然而,现有的激光探针技术面扫描分析技术尚未得到广泛应用,其面扫描分析软件的开发更是鲜有报道。本文依托自行搭建的激光探针平台,基于Windows系统,采用Qt开发应用程序框架,以C/C++和Python为开发语言,对激光探针面扫描分析软件进行了设计和实现,并在此基础上实现了激光探针面扫描分析软件的初步应用。主要研究成果如下:(1)该软件实现了对激光探针平台的全自动控制功能,包括平台各硬件装置的控制、数据采集、存储和结果显示等功能,解决了平台的关键装置光谱仪的标定问题,保证光谱数据的准确度。(2)设计并实现了激光探针面扫描分析方法,并采用全景图技术完成了样品全貌的拍摄及显示,通过建立全貌图与实际样品间的坐标映射关系,完成了面扫描分析应用软件的开发,实现了样品的精确定位及对选定区域进行面扫描分析功能。(3)利用该软件分别对自制样品及标准铁矿石样品表面进行了分析,测试了软件各模块的性能和验证了软件的实用性。通过对天然铁矿石样品进行分析,得到其表面Ca、Al、Ti和Mn元素的分布情况。结果表明,本文所开发的面扫描分析软件,可对激光探针平台进行全自动控制,实现光谱数据的采集、存储及显示的功能;同时,可对样品进行全貌图的拍摄及对选定区域进行面扫描分析,从而得到样品的表面成分分布情况。相关成果有望为激光探针面扫描分析技术的推广应用奠定基础。
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