电化学富集-激光诱导击穿光谱(LIBS)法测定水中铀元素

为改善激光诱导击穿光谱技术(Laser-Induced Breakdown Spectroscopy,LIBS)检测液体样品时遇到的液体飞溅、等离子体猝灭和稳定性差的问题,结合电化学富集方法,以KCl为电解质,石墨棒为阴极,开展了水中铀(U)元素的LIBS检测研究。选择UⅡ367.007 nm、UⅡ409.013 nm作为分析对象进行定量分析,着重研究了富集电压、KCl质量浓度、激光脉冲能量、激发方式等对铀元素特征谱线强度的影响规律,并通过扫描电子显微镜(SEM)及能谱分析(EDS)对石墨棒表面吸附元素的空间分布进行了分析。结果表明,最佳富集电压为1.6 V,适当的电解质KCl质量浓度可以提高铀元素的富集效率和富集均匀性,提高激光脉冲能量与采用光电双脉冲激发方式能增强铀元素特征谱线的强度并提高信噪比。在光电双脉冲激发下,对水中铀元素进行了定量分析,获得UⅡ367.007 nm、UⅡ409.013 nm的检测下限分别为25.89和15.00μg/L,相关系数均大于0.98。方法可为水体中放射性核素含量调查、生活饮用水铀污染现状以及核工业含铀废水监测等场景提供技术支持。

基于皮秒激光诱导击穿光谱技术的镓酸锌薄膜的快速定量分析研究

采用射频磁控溅射方法在不同的溅射功率下制备了掺杂Ga元素的ZnO透明导电薄膜材料(ZnGa_(2)O_(4),GZO),在GZO薄膜的制备过程中,溅射功率会对样品的组分配比产生影响,从而导致GZO薄膜的性能产生差异。文中利用皮秒激光诱导击穿光谱技术(PS-LIBS)对GZO薄膜进行了微烧蚀分析,对GZO薄膜的关键元素浓度比进行了快速定量分析研究。结果表明GZO薄膜的光学性能与元素谱线强度比之间存在一定的联系,随着溅射功率的增加,Zn/Ga的谱线强度比值与浓度比呈现出一致的变化,Ga元素的含量与样品的禁带宽度变化一致。同时,使用玻耳兹曼斜线法与斯塔克展宽法对等离子体温度与电子密度进行了计算。所有结果表明,PS-LIBS技术可以实现GZO薄膜关键组分配比的快速分析,为磁控溅射法制备GZO薄膜的工艺现场的快速性能分析、制备参数的实时优化提供了技术参考。

基于激光诱导击穿光谱技术定量分析煤中元素的研究

作为重要的工业能源,煤质分析指标具备重大的需求和价值。煤炭中的非金属元素是影响煤炭热值的主要因素,其还与其它行业指标有着密切关系,因此,对煤炭资源进行有效利用和清洁生产十分重要。利用图像处理中的数学形态学和迭代权重最小二乘法,建立了一种利用形态学算法获得原始粗基线的基线修正算法;运用仿真频谱资料对此方法进行了检验,以评价基线的准确性和健壮性。实验证明,所提出的基线修正方法能够对基线漂移进行有效识别,并且具有良好的抗干扰性。

不同气压下银纳米粒子增强激光诱导等离子体信号

基于激光诱导击穿光谱技术实现带电检测真空开关真空度亦成为趋势,该技术可以达到10^(-3)Pa的检测能力。然而,现有激光诱导击穿光谱技术(LIBS)存在检测限较高、灵敏度较低等问题,因此提出一种基于金属纳米粒子的增强技术来提高真空开关真空度带电检测精度。通过在样品表面涂覆银纳米粒子层,降低激光击穿阈值,提升信号谱线强度。研究了不同气压下激光诱导等离子体信号随延迟时间以及试剂浓度的变化规律,研究结果表明,银纳米粒子在常气压下对信号增强可达1~2个数量级,且浓度越高,增强效果越好。在低气压下,银纳米粒子的信号增强达到1~2倍,随着气压降低,增强倍数先增大后减小,且等离子体被激发时间早于大气压下。银纳米粒子对背景噪声辐射强度没有显著影响,因此使用银纳米粒子可以有效提高等离子体信号的信噪比,对真空开关真空度带电检测起到一定优化作用。

基于激光诱导离解光谱技术的元素识别方法

阐述了激光诱导离解光谱技术的工作原理,论述了激光诱导离解光谱技术的元素识别过程,分析了元素识别误差存在的原因,有针对性地提出了基于标准样品原子谱线的元素识别方法,建立了一套激光诱导离解光谱探测试验系统,对标准样品和待测样品进行了相关试验,试验结果证明了基于标准样品的元素识别方法的可行性和识别优势.

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5×10-5Pa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。

激光诱导击穿光谱技术对工蜂体质微量元素的初步分析

试验以中华蜜蜂和意大利蜜蜂为材料,应用激光诱导击穿光谱技术对两蜂种工蜂3个生长阶段(初生蜂、哺育蜂、采集蜂)体质主要微量元素进行初步定性和半定量分析。结果表明,中华蜜蜂和意大利蜜蜂的初生蜂、哺育蜂及采集蜂体质中富含Fe、Ca、Ba、Li、K、Na等元素,其中Ca元素的相对含量最高,明显高于其他几种元素的相对含量。另外,同种蜜蜂不同生长阶段及不同蜂种同一生长阶段中各元素的相对含量也不一样。因此,激光诱导击穿光谱技术能够用于检测蜜蜂体质中的微量元素,并具有快速的定性和半定量分析能力。

激光诱导等离子体光谱技术应用于月球探测的可行性研究

阐述了激光诱导等离子体光谱技术的物理机制,分析了气压影响激光诱导等离子体光谱探测的机制和规律,建立了低气压环境下进行激光诱导等离子体光谱探测的试验装置,开展了不同等级低气压环境下的试验研究,通过试验数据具体量化了气压对激光诱导等离子体光谱探测的影响,进而论证了激光诱导等离子体光谱技术应用于月球探测的可行性.

克服大气环境干扰的激光诱导等离子体光谱技术研究

介绍了激光诱导等离子体光谱技术的工作原理,通过阐述激光诱导等离子体光谱产生的物理机制解释了大气分子干扰固态样本测量结果的原因,建立了既能够提供低气压工作环境又方便实用的激光诱导等离子体光谱探测装置,开展了低气压环境下的试验研究,证明了大气分子元素干扰固态样本测量结果的客观存在,同时证明了低气压环境能够有效避免或者缓解大气分子干扰问题的可行性。

基于激光诱导击穿光谱的大米Cr元素检测

激光诱导击穿光谱(LIBS)是一种元素快速分析的光学检测技术.在工业化发展进程中,重金属污染时刻威胁着大米等粮食作物生产地的安全性.以四川地区常见的Cr元素污染为例,采用双脉冲LIBS技术对市面上购买的五种地区大米中的Cr元素进行定量分析,并与电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)检测结果进行对比.结果显示LIBS测量误差满足相对误差标准,证明了LIBS方法具有对元素进行快速定量分析的能力,是检测大米重金属元素含量的一种有效手段.

激光诱导原子荧光光谱技术及其应用

本文介绍了激尤诱导原子荧光技术的发展过程,方法的原理和各种类型的实验装置,对激发源、原子化器和光学检测系统分别进行了讨论,给出了该技术在光谱分析、等离子体诊断和光谱学研究中的几种应用情况,展望了该技术的发展前景。

激光诱导击穿光谱技术与卷积神经网络相结合的中药材产地识别研究

为了更好地对道地药材产地进行识别,文中提出一种激光诱导击穿光谱(Laser-induced breakdown spectroscopy,LIBS)技术与卷积神经网络(Convolutional neural networks,CNN)相结合,并在网络结构中加入卷积块注意力模块(Convolutional block attention module,CBAM)的药材产地识别混合模型(CNN-CBAM).该模型采用端到端的网络结构,利用CNN挖掘数据中的深层特征,通过加入注意力机制来提升网络的特征提取能力.实验采集5个不同产地黄芪的LIBS光谱数据,通过构建的混合模型对测试集的识别精度进行评估,发现相较于未改进的CNN模型以及传统机器学习中的支持向量机和随机森林算法模型,改进后的CNN在测试集上的准确率可达到100%.研究结果证明了LIBS技术结合CNN-CBAM网络模型对中药材产地进行准确识别的有效性.

塑料激光诱导击穿光谱技术快速分类应用研究

在大气环境中,采用激光诱导击穿光谱技术与支持向量机算法相结合,对来自不同厂家不同颜色的20种工业塑料进行分类研究。首先对分类结果有影响的实验参数进行优化,在最佳的实验参数条件下进行光谱采集,采用6条非金属元素特征谱线,有效缩短了训练支持向量机分类模型所需时间,从而提高了塑料的分类效率。实验结果表明,利用碳、氢、氧、氮等主量非金属元素对这些工业塑料样品进行分类,测试集1 000个光谱数据中有996个识别正确,算术平均识别精度达到99.6%。在选取较少的主量非金属特征谱线的情况下,结合采用支持向量机算法,可以实现激光诱导击穿光谱技术对更多类型的塑料制品快速、高精度分类,为激光诱导击穿光谱技术在实现塑料分类方面提供了数据参考。

用于激光诱导离解光谱技术定量化分析的基体校正方法

激光诱导离解光谱技术作为一种物质元素分析手段,其主要目的是用来提供高精度的定量分析.通过分析传统定量化方法的不足之处,提出了基体校正法.此方法有效地减少了基体效应对测量结果带来的影响,放宽了对标准样本的要求,扩大了适用范围,并通过实验验证了此方法应用于激光诱导离解光谱技术定量化工作的可行性.

激光诱导击穿光谱技术及其在食品分析中的应用研究进展

激光诱导击穿光谱技术是一种对元素进行定性、定量分析的光谱学技术,通过对样品进行表面激光灼烧获得样品组成元素的等离子体光谱,从而实现对样品的分析。激光诱导击穿光谱技术作为一种高效的免试剂在线检测技术,具有环保、微创、低成本、易操作等优势,随着该技术日趋成熟及相关科学理论的发展,其成为了食品行业新兴的分析检测工具。本文简述了激光诱导击穿光谱的基本原理,综述了其在食品中的应用和最新进展,评估了其在食品分析检测方面的潜力。虽然激光诱导击穿光谱显示出许多优势,但由于其在食品中的应用正处于起步阶段,在检测灵敏度、消除基质效应及便携应用等方面依然存在挑战。

几种激光诱导击穿光谱技术的改进方法

激光诱导击穿光谱(laser-induced breakdown spectroscopy,LIBS)技术是一种基于原子发射光谱对物质成分进行快速分析的技术,由于具有简单、快速、可实时原位分析等多个优点而成为光谱学领域的研究热点,但同时也存在重复性差、等离子屏蔽效应以及基体效应等问题。随着对LIBS技术研究的深入以及激光技术的发展,出现了诸如纳米颗粒辅助增强、金属基底辅助、等离子体约束、光丝诱导技术光谱(filament-induced breakdown spectroscopy,FIBS)以及等离子体光栅诱导技术光谱(plasma-grating-induced breakdown spectroscopy,GIBS)等多种改进方法,这些方法的实际应用也有报道。该文从LIBS技术的原理出发讨论相关问题出现的原因,并对其中几种改进方法进行介绍,最后展望了该技术未来发展的趋势。

飞秒细丝-纳秒激光诱导击穿光谱技术对土壤重金属Pb元素检测

采用飞秒激光成丝-纳秒脉冲激光诱导击穿光谱技术(Filament-ns DP-LIBS)对土壤中重金属铅元素进行了定量分析。利用飞秒激光等离子体丝烧蚀含铅土壤样品,向外喷射低密度的土壤粒子源,经脉冲间隔Δt后,纳秒脉冲激光再烧蚀低密度土壤粒子,实现等离子体发射光谱强度增强,谱线宽度压缩,降低土壤中重金属铅元素的最小检测限。实验结果表明,相比飞秒激光等离子体丝诱导击穿光谱技术(FIBS),在飞秒-纳秒脉冲间隔Δt=10μs条件时,PbI405.78nm光谱增强因子为9.66,谱线宽度从3.66×10-10m压缩至2.74×10-10m,提高了LIBS光谱分辨率。FIBS和Filament-ns DP-LIBS条件下定标曲线的线性相关系数R2分别为0.982和0.994。FIBS条件下的RSD和LOD值分别为7.37%和65.86mg/kg,Filament-ns DP-LIBS条件下的RSD和LOD值分别为3.27%和24.39mg/kg。研究结果表明,Filamentns DP-LIBS技术可以降低土壤重金属的最小检测限,提高LIBS的检测灵敏度。

基于激光诱导击穿光谱的元素成像技术研究进展

元素成像技术是一种基于激光诱导击穿光谱(LIBS)技术的元素光谱强度成像技术,该技术拥有多元素分析能力、原位成像能力和大面积样本扫描成像能力,且样本制备简易、成像速度快。首先介绍了LIBS元素分布成像技术的原理,其次介绍了目前常用的LIBS成像设备,最后回顾了LIBS成像技术在古气候学、病理分析、药物代谢及植物学分析等领域的相关应用。

激光诱导离解光谱技术(LIBS)中的定量化反演方法

由于激光诱导离解光谱技术(LIBS)具有快速、实时和可在线分析多种物质元素等诸多优点,它在同类元素探测方法中显示出了巨大的潜力和优越性.但LIBS的定量化问题仍然是目前LIBS发展中的难点问题.本文旨在探讨激光诱导离解光谱技术的几种定量化反演方法,并进行深入的类比分析,为其在各领域中的定量化应用提供一定的理论依据.

便携式激光诱导击穿光谱仪研制及其在钢样检测的应用

本文设计的便携式LIBS旨在便于携带的基础上减少降低便携式LIBS的性能,并解决在激发时产生的灰尘污染镜片造成光谱信号干扰等问题,其设计是将仪器分为探测头和机箱两部分并通过包塑管进行连接,采用微型二极管泵浦激光器,脉冲能量可达100 mJ,波长1064 nm,重复频率为1-10 HZ;此外采用多通道高分辨率光谱仪,提高LIBS的分析性能;选择FPGA作为主芯片,控制激光器的出光、使激光器和光谱仪实现同步测量同时为了减小辐射背景增加延迟时间功能以及控制防尘功能。结合偏最小二乘法对不锈钢的Cr、Si、Mn元素进行定量分析,其相关系数均在0.995以上,实际含量与预测含量的相对误差在5%以内,结果表明,所开发的便携式LIBS检测仪具有良好的定性定量性能。