基于大气压辉光放电提高激光诱导击穿光谱灵敏度的研究

发布时间：2022-01-05 20:25

　　随着科学技术和社会生活的快速发展,对当今分析测试技术提出了新的挑战。激光诱导击穿光谱作为一种用于物质成分、元素分析的核心技术手段,由于其检测速度快,样品无需复杂的预处理、微损等特点,为材料成分分析打开了一个便捷的窗口。激光诱导击穿光谱是一种能够对固、液和气等多状态物质进行无损或微损,快速,原位,多元素同时分析以及远距离测试的光谱分析技术。基于这些优点,激光诱导击穿光谱广泛地用于环境监测、工业、古董检测、农业与食品化学、外星球地质探测等领域。但是激光诱导击穿光谱存在检测灵敏度偏低、检出限高、分析结果可重复性差等缺点,所以如何充分利用激光诱导击穿光谱的优点,提高激光诱导击穿光谱检测水平的方法越来越成为研究热点。许多研究小组采用双脉冲方法弥补单脉冲激光诱导击穿光谱的灵敏度偏低,可重复性差等不足。但是在单脉冲的基础上另加一束激光成本高,设备复杂。近年来,随着激光诱导击穿光谱的不断发展,将激光诱导击穿光谱与其他技术联用,进而发挥各种技术的优势,拓展激光诱导击穿光谱在微量和痕量元素分析领域的应用成为一种新的趋势。大气压辉光放电,一种在大气压下的直流辉光放电,惰性气体在电场中激发产生等离子体。大气压... 

【文章来源】：上海师范大学上海市

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【学位级别】：硕士

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激光诱导

上海师范大学硕士学位论文第一章绪论9成：等离子体区域，冲击区域和能量吸收区域，如图1-2b）所示。图1-2LIBS工作原理图a）。等离子体示意图b）。1.3.2等离子体对激光的吸收等离子体可以由许多途径吸收在其中传播的激光的能量，使之电离度增大，温度升高。吸收激光的方法可分为正常吸收与反常吸收两种。正常吸收是指处于激光电场里面的粒子被激励而产生高频率的振荡，能够以一定几率与粒子发生碰撞，从而把能量传递于较重地粒子，使等离子体的温度得以升高。反常吸收指的是通过许多种非碰撞机制，从而使激光能量转变成等离子体波能量的过程。等离子体波携带的能量，通过各种耗散方式转变为等离子体的热能，也会使等离子体升温[43]。反常吸收可以划分为共振吸收与多种非线性参量不稳定性产生的两种吸收，共振吸收是指在临界周围将P极化激光束的能量转换为电子波能量，参量不稳定就可视为激光衰变为其他波的过程，包含与激光频率不同的电磁波。除此之外，激光束能够在等离子体中自聚焦，甚至变成一根根的丝（成丝现象）。这些互相作用往往不是孤立存在的，存在相互竞争与耦合。短波长的激光碰撞吸收是主要

上海师范大学硕士学位论文第二章大气压辉光放电装置的搭建13第二章大气压辉光放电装置的搭建2.1大气压辉光放电装置的研究与改进在大气压下操作的等离子体（例如电晕放电和辉光放电）已经通过软化学电离途径用于分子分析超过30年。电晕放电的由于其放电的简单性，而成为当前广泛用于等离子体质谱的离子源。但是，电晕放电的低工作电流（通常为几微安）会导致试剂离子的密度相对低，进而损害检出限，并使电离过程更容易产生基质效应[74,75]。研究发现，大气压辉光放电（APGD）中使用氦气后，可以以更高的试剂离子密度进行大气压化学电离[76,77]。氦气在更高的工作电流（50~250μA）和高能态APGD（>19eV）条件下可以产生更大的通量和更多种类的试剂离子。在原始的APGD中，样品直接放电。但是，辉光放电占据大量体积，因此这种样品引入方法会导致等离子体不稳定。Andrade等人[78]开发了一种具有氦气的APGD，以进一步改善APGD的设计。在新的APGD中，将放电与采样区域隔离，样品被引入到流动的余辉中，新的电离源被称为流动大气压余辉（FAPA）。由于样品未进入活性等离子体区域，因此可以使用10至50mA之间的放电电流，而不会造成分析物大量破碎或降解。图2-1所示是FAPA两种原始的放电形式[79]。图2-1（a）原始的针对板FAPA装置图。（b）新的针-毛细管FAPA装置图本研究在前人对APGD研究的基础上，通过对FAPA的研究与改进，结合空心阴极放电与双脉冲等实验思路，采用大气压辉光放电装置作为激光诱导击穿光谱激发样品的另一等离子激发源，实现激光诱导击穿光谱与大气压辉光放电结合，同时激发固体样品，进行实验研究。

【参考文献】：
期刊论文
[1]用激光诱导击穿光谱技术定量分析土壤中Ba和Sr[J]. 陈添兵,姚明印,刘木华,雷泽剑,彭秋梅,徐媛,张旭.  光谱学与光谱分析. 2012(06)
[2]基于激光诱导击穿光谱技术的土壤泥浆中Pb元素检测[J]. 卢渊,吴江来,李颖,郭金家,程凯,侯华明,郑荣儿.  光谱学与光谱分析. 2009(11)



本文编号：3571018