卤素离子对NELIBS信号的影响研究

为了提高激光诱导击穿光谱(LIBS)的检测灵敏度,研究了不同种类、不同浓度的卤素离子对LIBS信号增强程度的影响。根据实验条件和吸收光谱信息筛选合适尺寸的银纳米颗粒,两亲性分子十二烷基硫酸钠(SDS)提供粘性力,硅片作为基底,引入卤素离子与纳米银溶胶反应诱导纳米颗粒发生聚集。结果表明,卤素阴离子可以有效地诱导纳米银颗粒聚集,且卤素阴离子的加入可以显著增强目标元素MgⅠ382.9 nm,383.2nm和383.8 nm的LIBS信号,Mg的检测限提升到μg/L量级;不同种类卤素离子对纳米颗粒增强LIBS(NELIBS)信号增强的作用,即F->Cl->Br->I-。此结果说明卤素阴离子诱导的纳米颗粒团聚现象可以有效增强LIBS信号强度,能够实现液体中元素Mg的检测分析,满足现代分析技术的新要求。

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NELIBS技术和EN-SVR模型的生物炭中水溶态P元素定量检测研究

生物炭还田能够提供大量植物可吸收利用的有效态磷。采用激光诱导击穿光谱(LIBS)技术对秸秆基生物炭中水溶态磷(P)元素进行定量检测研究。首先选用疏水性的聚乙烯平板作为液固转换基底以降低液滴干燥后基底表面严重的“咖啡环效应”。为解决生物炭中水溶态P元素LIBS信号低灵敏度问题,研究并探讨了3种粒径金纳米颗粒(Au nanoparticles,AuNPs)对P元素4条分析谱线的信号增强性能。结果表明大粒径(73 nm和105 nm)的金纳米颗粒更容易发生聚集效应,并且光谱信噪比较大。进一步地比较分析了3种粒径金纳米颗粒增强后P元素的单变量校正曲线模型效果,45 nm的金纳米颗粒信号增强后的单变量校正曲线模型效果均最优。将该粒径金纳米颗粒增强后的4条分析谱线展宽波段光谱用于弹性网络-支持向量回归(EN-SVR)模型构建,其最优模型的预测平均误差(ARP)和预测相对标准偏差(RSDP)分别为5.40%和11.09%。研究结果表明纳米颗粒增强激光诱导击穿光谱(NELIBS)结合EN-SVR模型可以用于生物炭中水溶态P元素精确定量检测。

纳米金改善激光诱导等离子体探测方法研究

针对提高激光诱导击穿光谱技术(LIBS)中等离子体的发射光谱强度的问题,提出一种在铜样品表面沉积金纳米颗粒的方法。在样品表面沉积纳米金颗粒后对铜进行激光诱导击穿(NELIBS),得到NELIBS和LIBS下的发射光谱强度增强因子、信噪比等参数。实验表明,通过在铜样品表面沉积金纳米颗粒的LIBS(NELIBS)可以有效增强等离子体辐射光谱信号强度,铜元素谱线增强因子最高可达8.01,微量元素镁元素谱线增强因子最高为6.01,且增强因子均随激光能量的增加而逐渐减小并趋于稳定;NELIBS可以明显改善信噪比,铜元素在激光脉冲能量为80 mJ时达到最优,镁元素在激光能量为50 mJ时达到最优。对谱线Cu I 521.8 nm和Mg II 279.569 nm进行洛伦兹拟合,并得到半高全宽,发现纳米金颗粒使谱线半高全宽增加,谱线Mg II 279.569 nm的半高全宽增加了165.58%,谱线Cu I 521.8 nm的半高全宽增加了30%。样品中的微量元素因谱线强度低、信噪比差而无法探测到,通过此方法可以有效提高探测能力。

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。