激光诱导等离子体原子发射光谱特性研究
目录
第1章绪论 (1)
1.1引言 (1)
1.2 课题发展与国内外研究现状 (1)
1.3主要工作内容 (3)
第2章激光诱导击穿光谱技术原理 (5)
2.1激光等离子体 (5)
2.1.1激光诱导等离子体形成 (5)
2.1.2等离子体的激发及辐射 (5)
2.2等离子体物理参数的测量 (6)
2.2.1 等离子体电子温度 (6)
2.2.2 等离子体电子密度 (7)
2.3定量分析方法原理 (7)
第3章样品温度对激光诱导土壤等离子体辐射特性的影响 (9)
3.1实验部分 (9)
3.1.1实验装置 (9)
3.1.2样品制备 (10)
3.1.3操作条件 (10)
3.2结果分析与讨论 (10)
3.2.1激光诱导等离子体 (10)
3.2.2等离子体发射光谱 (11)
3.2.3元素分析检出限 (12)
3.2.4信号稳定性 (12)
3.2.5等离子体电子温度 (13)
3.2.6等离子体电子密度 (14)
3.2.7样品烧蚀质量 (14)
3.2.8局部热力学平衡 (15)
3.3本章小结 (16)
第4章样品温度对激光诱导金属等离子体辐射强度的影响 (17)
4.1实验部分 (17)
4.2结果分析与讨论 (17)
4.2.1激光等离子体羽的变化 (17)
4.2.2光谱强度及信噪比 (18)
4.2.3等离子体电子温度和电子密度 (19)
4.2.4样品烧蚀量 (20)
4.2.5局部热平衡条件 (21)
4.3本章小结 (21)
第5章纳秒激光诱导等离子体发射光谱中自吸收效应的研究 (22)
5.1 实验部分 (22)
5.2结果分析与讨论 (22)
5.2.1平面反射镜装置对激光等离子体形貌的影响 (23)
5.2.2光谱线型的比较 (23)
5.2.3等离子体电子温度 (25)
5.2.4等离子体电子密度 (25)
5.2.5局部热力学平衡 (26)
5.3本章小结 (26)
第6章激光诱导击穿光谱技术测定土壤中元素Cr和Pb (27)
6.1实验部分 (27)
6.1.1实验装置及操作条件 (27)
6.1.2样品制备 (27)
6.2结果分析与讨论 (28)
6.2.1平面反射镜装置对LIBS信号的影响 (28)
6.2.2校正曲线 (29)
6.2.3定量分析结果的准确度和精密度 (30)
6.2.4定量分析结果的检出限 (30)
6.3本章小结 (31)
第7章结论与展望 (32)
参考文献 (34)
致谢 (38)
攻读硕士学位期间发表的学术论文 (39)
第1章绪论
1.1引言
在我们生活中随处可见的土壤，是一种重要的自然资源。土壤是植物生长的载体，是人类赖以生存的根本，然而近年来各种石油化工废物和重金属对土壤造成了严重的污染，导致了日趋严重的食物安全问题，给我们的健康埋下了无穷的后患。因此许多环保部门和土壤学工作者致力于研究能够准确、快速、有效检测土壤成分的分析方法。
LIBS技术利用高频率密度的脉冲激光聚焦到靶材表层，表层激光诱导击穿光谱()
被烧蚀击穿，物质发生电离，产生激光等离子体，等离子体发射的光谱能够反映样品中各种元素的信息，通过分析光谱可以定性地判断样品中的元素，或定量测量元素的含量，达到分析物质成分的目的。我们常见的化学分析法、电感耦合等离子体原子发射光谱法()
ICP-MS等，虽然检测灵敏度较高，但是样品的ICP-AES和电感耦合等离子体质谱法()
预处理过程琐碎，消耗大量的时间，分析检测成本高。激光诱导击穿光谱技术作为检测物质成分的一种新手段，具有样品预处理简单，实验操作简易，检测成本低，可完成实时在线分析等特点，已经在环境监测[1-5]、生物医学[6-8]、材料研究[9,10]、土壤分析[11]和文物鉴定[12,13]等许多领域得到了应用。
1.2课题发展与国内外研究现状
1960年，第一台红宝石脉冲激光器诞生，很快在科学研究和生产实践中得到了应用。1962年，Brech和Cross[14]提出激光诱导的等离子体可以作为一种光谱源。1964年，Runge等[15]利用红宝石脉冲调Q激光器激发产生金属等离子体，并通过绘制样品中元素Ni和Cr的线性校正曲线，分析了样品中元素含量，得到的分析结果精确度达到5.3%和3.8%，并解析了激光诱导光谱技术作为一种先进激光应用的优势。1965年，第一台由VEB Carl Zeiss JENA制造的商用微型激光光谱分析器诞生。1970年，Scott和Strasheim[16]针对激光等离子体应用于光谱化学分析进行了更深入的研究。1971年，Schroeder等[17]利用时间分辨电路实时记录了激光单脉冲等离子体的发射情况。在光谱化学分析应用快速发展的同时，科研工作者通过理论和模型分析了低能量下激光诱导等