应用激光诱导击穿光谱检测污水溶液中的砷

工业冶炼过程中产生的废水中含有As等重金属元素,对环境造成污染并对人类身体健康形成危害,有必要对其进行实时、在线的监测。激光诱导击穿光谱(LIBS)是一种新型的元素测量技术,具有快速检测等优点。文章作者搭建了一套激光诱导击穿光谱实验装置,采用Nd∶YAG激光器产生的脉冲激光击穿样品产生等离子体,其发射的光谱被中阶梯光栅光谱仪分光,并用ICCD进行光电探测。对从现场采集的含砷工业废水开展了LIBS探测实验,并定性分析出了As元素的特征谱线。根据一系列含As浓度不同的污水样品的LIBS实验结果,获得元素浓度与谱线强度的关系曲线(定标曲线)。采用定标曲线可以对未知含As浓度的工业废水进行定量分析。结果表明,采用LIBS方法能够实现对污水溶液中的As元素的快速检测,具有广泛的应用前景。

溶液中金属元素的激光诱导击穿光谱

利用激光击穿光谱的方法对水溶液样品中的金属元素进行定性和定量分析。分别采用竖直喷流(口径0.5 mm)和静止液面两种样品采样模式,针对不同质量浓度的Cd,Fe,Al和Pb元素进行了检测分析并得到了其定标曲线(线性拟合相关度基本在0.99以上),初步确定了4种元素在喷流模式下的检测限为0.206 5(Cd),0.147 6(Fe),0.061 9(Al)和0.200 9(Pb)g/L;静止液面模式下的检测限为0.050 1(Cd),0.0239(Fe),0.014 8(Al)和0.006 9(Pb)g/L。实验所得的结果为检测工业废水中金属元素的含量提供了依据。

利用激光诱导击穿光谱分析土壤成份

搭建了一套激光诱导击穿光谱实验装置,并通过配置特定样品,开展了一系列激光诱导击穿光谱探测实验。根据含有不同质量分数的同种元素样品的激光诱导击穿光谱实验结果,获得元素质量分数与谱线强度的关系曲线(定标曲线)。对中南民族大学附近的土壤进行激光诱导击穿光谱实验,发现土壤中含有Mg,Ca,Na等18种元素,对河南云台山茱萸峰岩石的激光诱导击穿光谱实验结果仅获得Fe,Mg,Ca3种金属元素。比较这2种实际样品的激光诱导击穿光谱结果表明,检测样品的物理结构影响激光诱导光谱的实验结果。

激光诱导击穿光谱技术在太空探测中的应用

激光诱导击穿光谱(LIBS)是一种新型的元素分析技术,具有灵敏度高、快速、可多元素同时测量并可非接触遥测等优点,非常适合针对空间其他星球的空间遥测。搭建了一套激光诱导击穿光谱实验装置,并通过配置特定样品,开展了一系列LIBS探测实验。根据含有不同浓度的同种元素样品的LIBS实验结果,获得元素浓度与谱线强度的关系曲线(定标曲线)。对中南民族大学附近的土壤进行了LIBS实验,发现土壤中含有Mg、Ca、Na等18种元素,对河南云台山茱萸峰岩石的LIBS实验结果仅获得Fe、Mg、Ca3种金属元素。比较这两种实际样品的LIBS实验结果表明,检测样品的物理结构对LIBS的实验结果有一定影响。

大气气溶胶有害成分的激光击穿光谱探测

大气气溶胶中的重金属成分对人类健康有严重的危害,有必要对其进行控制和检测。利用自行搭建的一套激光击穿光谱(Laser-induced breakdown spectroscopy,简称LIBS)大气气溶胶监测系统,对中南民族大学电信学院楼顶处的气溶胶进行了为期一个月的探测研究,获得了这一个月中PM10的分布和Be元素谱线强度的分布,通过对烟花爆竹燃烧产生的烟雾进行探测,获得了多种重金属元素的LIBS光谱图。通过对光谱图的定性分析表明,该技术能够同时检测大气气溶胶中重金属成分。配置含Cd、Sr、Na、Pb不同浓度的大气样品进行了定标实验,结果表明这些元素的谱线强度与其元素浓度有很好的线性关系,其线性拟合相关度均大于0.94。这些研究结果有效表明该技术能用于大气气溶胶中多种重金属成分的同时探测,为大气气溶胶中重金属成分的实时在线检测提供了一种新的方法。

激光光谱技术对滑带土改性过程中阳离子交换的时间演化研究

目前岩土工程性能的测试多为破坏性试验,不能用于固土现场的在线监测。激光击穿光谱(laserinduced breakdown spectroscopy,简称LIBS)技术具有快速、实时在线等特点。利用自行搭建的一套LIBS检测系统对不同配比的离子土固化剂(ionic soil stabilizer,ISS)水溶液改性滑带土进行了时间演化研究,并通过与改性后土壤的塑性指数、粘聚力、压缩系数等工程性质的比对,发现在现有的三个配比(1∶100,1∶200,1∶300)中1∶200的ISS改性过程中阳离子交换速度最快,工程性能指标显示改性效果非常明显,这些工作为ISS应用于固土工程提供了实验依据,同时也为岩土工程性质的检测提供了一条新的思路。

激光诱导Ca等离子体温度的实验研究

等离子体温度是激光诱导击穿光谱测量中一个重要的因素。采用Nd：YAG脉冲激光器作为光源击穿样品形成等离子体，其发射光谱由中阶梯光栅光谱仪和ICCD进行分光和光电转换。通过实验得出了300～450nm波段的光谱图，定性分析出了CaⅡ315．9，317．9，393．4，396．9nm和CaⅠ422．7nm等发射谱线。根据激光诱导击穿光谱定量公式，等离子体温度的变化对谱线强度有影响。先假设实验中等离子体处于局部热平衡状态．选用ca的4条一价离子谱线，根据Bohzmann斜线法计算出了等离子体温度，并得到了等离子体温度与Ca质量分数的关系。随着Ca质量分数的增加，等离子体温度也相应增加。但当Ca质量分数小于0．50％时等离子体温度增加的幅度较小，而质量分数大于0．50％时等离子体温度的上升幅度相对较大。最岳经过验证，实验中等离子体处于局部热平衡状态的假设成立。

八字门滑坡滑带土壤的激光击穿光谱探测

利用搭建的一套激光击穿光谱测量土壤样品的实验系统,对三峡坝区香溪河段八字门滑坡滑带土壤进行了探测研究。在同一纬度不同海拔高度选取了5个地点采取了土壤样品,对5个样品进行了实验测量,得到了这些土壤样品的光谱图,并对其中的Mg,Al,Si,K等元素进行了定性和定量分析。结果表明,这些元素随着海拔的降低,其含量也逐渐降低。

基于LabVIEW平台的LIBS光谱信号采集系统

利用虚拟仪器开发软件LabVIEW8.2,结合自行设计的污水中多元素的LIBS检测装置,开发了一套光谱信号测量软件系统。分别对溶液中Na和Cu元素的光谱探测,表明该采集系统能够实现光谱定位、光强信号采集、实时显示、数据快速保存等功能,可以满足LIBS实时在线检测的需求。这些工作将为LIBS技术应用到工业现场控制提供技术支持。

激光诱导击穿固体样品中金属元素光谱的实验研究

激光诱导击穿样品产生的等离子体寿命通常在微秒量级,对其时间演化过程进行了解有利于优化信号采集。定标曲线是定量分析的基础,并且与测量灵敏度和准确度密切相关。采用聚焦的脉冲激光束击穿样品形成等离子体,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)进行光电探测采集。为了实现对金属元素的激光诱导击穿光谱(LIBS)测量,在石墨中分别加入Ca,Al,Na,K等元素制作成片状实验样品,利用实验装置进行了系统的激光击穿光谱探测研究。应用ICCD100ns光学门宽的时间分辨率,通过实验得到了等离子体的时间演化特性曲线,分析了激光击穿固体样品后各待测元素的演化过程。根据含有不同浓度的同种元素样品的LIBS实验结果,归纳出各元素浓度与谱线强度的定标曲线,且大多数定标曲线的线性拟合相关度较高。同一元素不同波长的谱线,其定标曲线的斜率不同,对其差异进行了分析。

LIBS技术在线检测重金属污染物的应用研究

指出了激光击穿光谱(LIBS)是一种新型的元素分析技术,具有灵敏度高、快速、可多元素同时测量并可在线检测等优点,非常适合针对环境中重金属污染物的实时在线检测.利用自行搭建的一套激光击穿光谱实验装置,开展了对烟气、污水、土壤中重金属的LIBS探测的实验研究,实验结果表明:LIBS技术为解决环境中重金属污染物的实时在线检测提供了技术支持,为将该技术利用到环境保护领域奠定了基础.

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。

利用激光击穿光谱探测模拟体液

应用激光击穿光谱法(LIBS)探测了体液中各种物质的含量。脉冲Nd∶YAG激光器产生的波长1064 nm的激光束(脉宽10 ns,重复频率10 Hz,激光能量约300 mJ)经凸透镜聚焦后,击穿模拟体液(质量分数为10%葡萄糖和0.9%NaCl的混合水溶液)产生激光等离子体,利用中阶梯光谱仪和像增强CCD(ICCD)探测其光谱信号,开展相应的激光击穿光谱研究。实验结果表明应用激光击穿光谱的技术完全可以同时检测出溶液中的有机物(葡萄糖)和金属离子,而且金属离子的检测灵敏度明显优于有机物,各待测物质的特征谱线强度与其含量存在指数关系。该方法为体液中微量元素的精确测量提供了实验依据。

利用激光击穿光谱检测大气中的重金属成分

大气中的重金属成分对人类健康有严重的危害,有必要对其进行检测和控制,利用自行搭建的一套激光击穿光谱大气监测系统,对煤燃烧烟气和烟花爆竹燃烧烟气污染的大气作为研究对象,通过软件进行处理,获得了大气中的多种重金属元素的L1BS光谱图。利用模拟的被Cd元素污染的大气进行了定量分析,配制含Cd不同浓度的大气样品进行了实验,得到了Cd元素的校准曲线,其线性拟合相关度为0.9938,计算得到其检出限为1mg/m^3。这些研究结果有效地促进了激光击穿光谱在大气污染物检测实用化技术方向的发展。

液体样品激光击穿光谱的时间分辨研究

激光击穿光谱(LIBS)是一种新的多元素同时探测的技术,但是光谱的采集时间、延时、门宽、等参数是影响将该技术推向实用化过程中的重要因素。本文利用LIBS技术对水溶液样品中的金属元素进行了时间演化研究,并通过对Al、Cd、Cu、Fe、Pb、Zn等五种元素的连续背景和采集时段对信噪比的影响分析,得到了这些元素的连续背景光谱强度只由实验条件决定,并且在同一个波长位置上的背景光谱强度不受元素种类和浓度的影响;采用相对较晚的采集延迟时间及相对较宽的采集门宽可以增加LIBS技术的检测能力,得到更低的检测限。实验所得的结果为探测工业废水中金属元素的含量的应用研究提供依据。

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。

激光击穿光谱技术监测固土过程中阳离子交换

为了实时探测离子土固化剂(ISS)在固土过程中的阳离子交换量(CEC),采用激光击穿光谱技术(LIBS),对ISS处理后的土壤溶液中的K、Ca、Na、Mg、Al、Si这6种离子含量进行探测。分别对由不同配比(1∶100、1∶200和1∶300)的ISS处理过的高岭土、膨胀土、红粘土等5种标准土壤进行了研究,结果表明:同一土壤中的各种离子随ISS配比的变化趋势各不相同;不同土壤与ISS作用的效果各不相同;ISS的配比并非越高越好。这些工作为ISS固化机理的研究提供实验依据,而利用激光击穿光谱技术进行探测的方式为ISS固化机理的研究提供了新的思路。

碘分子鉴频器温度测量系统设计

分别设计了基于AD590与Pt1000的温度测量系统,并分析了各自电路特性和电子元器件性能参数对检测精度的影响,选取Pt1000作为探测器制作系统电路。当温度范围在25~45℃之间时,测量误差小于0.01℃。

透镜到样品表面距离对LIBS测量的影响

采用Nd:YAG激光器产生的脉冲激光诱导击穿铜片形成等离子体,研究了透镜到样品表面距离的不同对激光诱导击穿光谱(LIBS)测量的影响.实验选择合适的延迟时间和采样门宽,并选用元素谱线λ(Cu)为324.8 nm和327.4 nm,λ(Zn)为330.3 nm和334.5 nm进行分析.实验结果表明,透镜到样品表面的距离对LIBS测量确实有很大的影响,谱线强度以及其相对标准偏差均与透镜到样品表面距离密切相关.透镜到样品表面的距离大于焦距时,空气击穿现象严重,不宜用于LIBS测量.激光脉冲能量大,透镜到样品表面距离对LIBS测量的影响大,激光脉冲能量小则相反.

基于滤纸富集技术的LIBS污水检测

将滤纸作为基底用于LIBS测定水溶液中的金属元素,分析了不同的滤纸浸泡时间对LIBS信号的影响,以及在不同质量浓度的情况下,分析浸泡时间与信号的关系。以实验室配置的不同浓度的偏砷酸钠溶液为研究对象,对浸泡时间为10s和60s的As元素和Na元素做了探测分析并得到了其定标曲线,初步确定了在As元素和Na元素在不同时间下的检测限分别为:As元素0.379g/L(10s)、0.224g/L(60s);Na元素0.021g/L(10s)、0.018g/L(60s)。实验所得的结果为探测工业废水中金属元素的含量提供依据。