激光等离子体光谱法定量分析土壤中元素Fe和Ti

利用高能量钕玻璃激光器(-10J),在0.8MPa的高压Ar气环境下激发诱导土壤等离子体,通过等离子体原子发射光谱法定量分析了国家标准土壤样品中元素Fe和Ti的含量。实验结果表明,在无光谱干扰的条件下,元素含量与光谱线强度之间有较好的线性关系;元素Fe和Ti的分析结果的相对标准偏差(RSD)分别为6.164%和16.095%,相对误差分别低于8.349%和22.286%。     

土壤激光诱导等离子体光谱环境气体增强特性研究

利用Nd:YAG脉冲激光器(波长:1064 nm)作为光源,在空气与Ar环境下激光诱导土壤等离子体,通过等离子体原子发射光谱分析了环境气体对土壤激光诱导等离子发射光谱特性的影响。实验研究了土壤激光诱导等离子体发射光谱时间演化特性,测定了土壤Cr元素的LIBS定标曲线。实验结果表明,环境Ar对土壤激光诱导等离子体发射光谱具有显著的增强作用,增加等离子驻留时间,改善元素浓度与光谱线强度之间的线性关系,提高土壤LIBS检测方法的灵敏度。     

高能量激光诱导土壤等离子体辐射的空间分布特征

采用高能量钕玻璃激光器(～15J)在高压环境气体中激发诱导土壤等离子体,气体压强为0.9MPa,研究了不同环境气氛(高纯的氩气、氮气和二氧化碳气体)中,土壤等离子体辐射和电子温度的空间分布情况.以Ti的334.941nm和Mn的344.199nm两条谱线作为发射光谱观测线来分析说明等离子体辐射强度的空间分布规律,实验结果表明,在等离子体的轴向距离样品表面约z＝1.5mm位置区域,等离子体辐射强度最大.利用Ti的334.941nm和337.280nm两条谱线测量得到沿等离子体轴向1.0mm 和1.5mm高度区域的电子温度,结果显示,z=1.0mm区域的电子温度较高;在等离子体中心轴线区域的电子温度最高,并沿等离子体的径向单调递减;在不同环境气体中电子温度变化特征有所不同.     

激光诱导荧光在低温等离子体诊断中的应用

激光诱导荧光技术(LIF)应用到等离子体中已经有超过20年的历史,在等离子体处理中的应用也已经持续了十多年。激光诱导荧光系统可以用于刻蚀、溅射以及薄膜沉积等离子体源的诊断研究。离子密度和速度分布及对流、传播参数等,都可以用LIF直接测量或间接计算得到。LIF可以得到时间分辨和空间分辨的离子分布方程,可用于等离子体热力学和等离子体迁移的研究。     

CsCl添加剂对土壤的纳秒激光诱导等离子体光谱的影响

为了提高土壤中激光诱导土壤等离子体光谱的质量,以纳秒脉冲激光作为激发源,研究了CsCl作为土壤样品添加剂对等离子体辐射特性的影响。实验结果表明,在激光能量为200mJ的条件下,CsCl添加剂能够明显增强等离子体的辐射强度。对于土壤样品中的元素Al、Fe和Ti,添加剂含量为20%的谱线强度比无添加剂时的分别提高了42%、39%和54%,光谱信背比分别提高了8%、24%和28%,而且元素Fe和Ti的光谱线宽度变窄了。对激光能量分别为300mJ和400mJ条件下的等离子体光谱也进行了研究。     

激光烧蚀技术在电感耦合等离子体发射光谱中的应用

利用Nd:YAGns脉冲激光烧蚀土壤标样,由Ar载气流将蒸发物引入到电感耦合等离子体光源,通过光谱仪和采谱系统获得原子发射光谱,测量了样品中重金属元素As、Pb、Cr、Hg和Cd的光谱强度、信背比和谱线宽度,并研究了样品蒸发量和烧蚀颗粒尺寸随实验条件的变化.结果表明,当激光输出能量从100mJ上升至700mJ时,元素的光谱强度和信背比均正比增大,谱线宽度基本不变;样品蒸发量亦随激光能量正比增加,但烧蚀颗粒尺寸增大缓慢.所以,适当增大激光输出能量可以获得更高质量的原子发射光谱.     

样品制备条件对激光诱导土壤等离子体辐射的影响

为了获得高质量的激光等离子体光谱,以土壤样品为靶,实验研究了不同制备条件下的样品对激光诱导等离子体辐射的影响.结果表明,随着制备样品所用压强从8MPa到20MPa的增加,样品密度增大,等离子体的发射光谱强度和信背比都逐渐提高.当分别用100#、360#、600#砂纸处理样品表面后,发现600#砂纸打磨样品可以获得更高质量的激光光谱.所以,样品制备条件是影响激光光谱质量的重要因素之一.     

激光引发等离子体光谱法的研究进展与应用前景

激光引发等离子体光谱法(LIPS)作为新发展的技术,其应用已得到广泛认同。结合LIPS工作原理主要讨论其优缺点、所需实验设备、最近研究方向及其应用前景。     

金属材料的激光诱导等离子体光谱法成分分析的实验研究

以波长1064nm的Nd：YAG调Q激光束为激发光源,对铜、镁铝合金和钢等金属材料的激光诱导等离子体光谱（Lips）进行了实验探测,并分析了延迟时间、环境气体等因素对元素光谱特性的影响。适当的延迟时间和氩气环境能显著地改善谱线的信噪比,从而提高元素含量分析的精度。     

一种用于激光诱导离解光谱的时间分辨探测技术

提出了利用线列CCD器件的电荷清除能力的溢出沟道结构实现探测系统的时间分辨功能的方法.该方法使用MAXII CPLD进行时序控制,通过RL2048线列CCD进行时序仿真.仿真结果证明了这种方法的可行性,为激光诱导离解光谱探测系统的设计、研制提供了参考.     

土壤中微量重金属元素Pb的激光诱导击穿谱

从实验上测定了土壤在可见光谱区的激光诱导击穿光谱(LIBS),对测定的光谱结构进行了分析,并对可观测的谱线进行了归属,得出土壤所含的主要元素和部分微量元素;测定了不同Pb掺杂浓度下土壤中微量元素Pb405.78 nm谱线的强度,采用内标法拟合得到了该分析谱线的激光诱导击穿光谱定标曲线,由定标曲线的拟合结果计算得到Pb元素的检测限质量分数为36.7×10-6。     

基于激光诱导离解光谱的物质成分分析技术

阐述了激光诱导离解光谱分析技术的工作机理.基于Nd:YAG激光器和CCD器件多通道光栅光谱仪,建立了一套激光诱导离解光谱探测实验装置,针对激光脉冲能量,延迟探测时间,周围气体压强对LIBS探测性能的影响开展了相应的实验研究,实验结果证明:在较低脉冲能量下也可以获得原子光谱信号;适当调节延迟探测时间可以获得最佳的探测信噪比,某些样品几乎不辐射出强的背景连续谱,可以省去延迟探测;在5×10-5 Pa的低压条件下仍然可以获得信噪比较高的原子光谱信号,但信号的强度与大气气压相比明显变小;通过对低压样品室中高纯度样品的探测分析获取标准原子谱线,与未知样品的原子谱线比较以消除系统识别误差,从而准确识别出未知样品中的组成元素.     

氯化钾溶液的激光诱导击穿光谱研究

利用脉冲Nd:YAG激光器、光谱仪I、CCD等设备设计了一套激光诱导击穿光谱测试实验装置,并采用该装置对氯化钾溶液的全谱进行了测量,得到了含量为1mg/l的镁(Mg),3mg/l的钙(Ca),20mg/l的钠(Na)的线状谱线。实验结果表明,对氯化钾溶液做定性分析时,延时是一个非常重要的参数。合理地选取延时,利用激光诱导击穿光谱方法可以快速准确地同时检测到多种微量金属元素。同时定性分析也证明了利用激光诱导击穿光谱方法探测废水中的微量有毒金属的可行性。     

云台山地质的激光诱导击穿光谱研究

利用高能量Nd:YAG脉冲激光器1064nm光束聚焦待测样品表面产生等离子体,并用光谱仪和ICCD来探测其光谱信号.采用激光击穿光谱(LIBS)技术对云台山的泉水、岩石和土壤进行了定性研究.对比分析泉水和纯净水的光谱图,得出泉水中含有Ca和Mg元素.通过比较茱萸峰岩石和潭瀑峡岩石的实验结果,可知两种岩石的成分存在较大差异,潭瀑峡岩石所含成分相对较多.同时还对云台山茱萸峰土壤和中南民族大学附近的土壤进行了对比分析,发现中南民族大学电信学院附近的土壤中含有Zn、Cu、Hg,而在茱萸峰的土壤中发现一种植物生长必需的微量矿质元素Ni.     

利用激光击穿光谱检测烟气中的重金属成分

搭建了一套激光击穿光谱(LIBS)实验系统, 采用Nd∶YAG脉冲激光器作为光源击穿烟气形成等离子体, 其发射光谱由中阶梯光栅光谱仪分光, 并由增强型电荷耦合器件（ICCD）进行光电探测。以煤燃烧产生的烟气和烟花爆竹燃烧产生的烟气等为对象, 获得了烟气多种重金属元素的激光击穿光谱。光谱图表明, 该技术能够同时检测烟气中的多种金属成分。以Pb元素为对象, 配置含Pb不同浓度的固体样品进行了定标实验, 结果表明, Pb谱线强度与其元素浓度成线性关系。     

溶液中铬元素的激光诱导击穿光谱检测

采用激光诱导击穿光谱(LIBS)技术对含铬污水溶液中的重金属元素铬开展了探测实验。根据一系列含铬浓度不同的污水样品的LIBS实验结果,获得元素浓度和强度之间的关系曲线,即定标曲线。对CrⅡ(283.43nm)及CrⅠ(425.45nm)两处谱线进行了分析和比较。实验发现,283.43nm处原子辐射信号强度比425.45nm谱线强2倍;从定标曲线的线性相关度及信背比来看CrⅡ(283.43nm)谱线要优于CrⅠ(425.45nm)。计算二者检测限,质量浓度分别为80μg/mL(283.43nm)及170μg/mL(425.45nm)。实验采用CrⅡ(283.43nm)的定标曲线对含铬污水溶液进行了定量分析,测得该污水溶液的含铬质量浓度为333μg/mL,与采用原子吸收分光光度计所得到的检测结果(309μg/mL)符合较好。结果表明,在对铬元素进行LIBS检测时选用CrⅡ(283.43nm)谱线要优于CrⅠ(425.45nm)谱线。采用LIBS方法可实现对污水溶液中Cr元素的快速检测,具有很好的应用前景。     

土壤中Cd元素的激光击穿光谱检测研究

采用激光击穿光谱(LIBS)技术对土壤中的Cd元素进行了定性和定量的研究,对相关的实验参数进行了系统研究,得出聚焦透镜焦点在样品表面内2mm,累计次数为20次时,可以得到很好的实验效果与谱线强度。对样品表面通入保护气体氩气,发现在通氩气的情况下,光谱强度明显强于未通氩气时,相对标准偏差减小,稳定性得到提高。通过调整好的实验参数进行实验得到了Cd的定标曲线,其线性拟合度R=0.99155,检测限为59μg/g。这些实验结果为土壤中重金属元素实时在线检测设备的研发提供了依据。     

LIBS水下原位探测技术研究进展

作为一种分析技术,激光诱导击穿光谱(Laser induced breakdown spectroscopy, LIBS)近年来在各个领域有着快速的发展, 在水下的应用也逐渐受到关注。对LIBS水下研究从实验室模拟到现场试验、从机理研究到技术发展都进行了回顾,并以 中国海洋大学研制的深海LIBS原位探测系统LIBSea为例,给出了LIBS系统在海洋探测中获得的典型结果,最后对未 来5~10年LIBS水下研究方向进行了展望。