激光诱导击穿光谱仪重金属检测实验研究

发布时间：2020-09-16 20:52

　　近年来国内外对激光诱导击穿光谱的研究越来越多,使得LIBS技术不再局限实验室研究阶段,开始被环境检测、医疗医药等领域广泛利用,乃至工业领域都能发现它的身影。但由于环境等因素容易对激光诱导击穿光谱技术造成影响,同时在定量分析方面与传统技术相比存在一定差距,因此还需要大批研究者继续努力进行深入研究。传统经济发展方式的持续快速增长,致使环境污染问题越发严重,土壤污染中的重金属污染也成为了人们日益关注的焦点。土壤重金属污染给生态环境和人类身心健康造成了很大伤害。因此,研究土壤重金属快速检测技术对控制和减轻土壤重金属污染非常重要。介绍了常规土壤重金属各种检测方法,针对这些方法具有检测周期长以及分析复杂,难以实现实时在线多种元素检测的不足,提出一种实时高精度的激光诱导击穿光谱技术的重金属快速检测方法。首先,分析了激光诱导击穿光谱技术的研究现状以及发展趋势和方向,介绍了激光诱导击穿光谱的检测原理和特点,阐述了重金属元素激光诱导击穿光谱特性。其次,构建一套激光诱导击穿光谱的实验平台,选取最合适的系统硬件设备,根据南湖湖底土壤中的重金属元素的特点,选取激光诱导的特征光谱。并对激光能量、延迟时间、重复率以及激光脉冲等因素对实验结果的影响进行了研究。为了提高Pb和Cr等重金属元素含量检测的精度,对实验数据进行了均值处理,并对异常数据给出了识别与剔除算法,采用基体效应校正方法消除基体效应带来的误差,采用光谱数据的压缩处理提高检测的快速性。建立重金属元素含量检测数学模型,消除基线对检测模型带来的扰动,分别给出强度与浓度的直接定标、内标法定标以及强度比定标,并建立偏最小二乘校正模型进一步提高检测精度。实验和仿真表明,Cr元素的最低检测限为25.22μg/g,Pb元素模型预测数值与实际数值的拟合系数是0.998。验证了该检测方法实现土壤重金属含量快速检测可行性。
【学位单位】：华北理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TH744.1;TN249
【部分图文】：

测量原理,成焦

图 1 LIBS 测量原理图Fig.1 LIBS measurement principle diagram理：通过激光器产生脉冲激光光束（通常是数十到数百毫样品表面形成焦点，样品吸收能量后，将由该处形成等离纤采集其发射光谱，接着分光处理，探测器把这部分光谱

激光诱导,光谱技术,检测原理

图 3 激光诱导击穿光谱技术检测原理Fig.3 Laser-induced breakdown spectroscopy detection principle离子体的基本理论

定标曲线,定标曲线,激光诱导,双脉冲

单脉冲（方块）和双脉冲（三角）激光诱导击穿合金钢中铬的定标曲线e of single pulse(square) and double pulse(triangle) laser induced breakdown csteel效应的影响吸收效应，即辐射能由内部原子直接吸收，导致谱线发射强度种效应带来的影响时，一般会选择等离子体参数模型来处理，从子发射谱内在关系。但激光、样品之间相互作用以及等离子演化导致该模型实际作用受到影响(难以准确描述)。A.M.EI SHERB电子密度与发射谱线洛伦兹宽度，经过计算推导出自吸收效应影预测自吸收系数，但存在 30%不确定性。HEH-YOUNG MOON等离子体另一侧，借此研究原子发射谱自吸收程度，经过合理线线性度得到明显优化与改进。

【参考文献】