双脉冲激光诱导击穿光谱技术用于土壤中Cr元素检测研究

摘要

本文首先对土壤元素成分检测的研究现状进行了总结与分析，提出了激光诱导击穿光谱技术(LIBS)应用于土壤的快速在线检测。详细介绍了LIBS技术的国内外发展现状及在土壤检测领域的应用情况。本文提出双脉冲预烧蚀激光诱导击穿光谱以降低LIBS技术的检测极限，并证实了双脉冲预烧蚀LIBS技术在土壤检测方面的可行性。从而针对基于双脉冲预烧蚀LIBS方法的土壤元素分析开展了工作。
　　实验中成功搭建了各个脉冲组合的双脉冲LIBS实验系统，其中包括纳秒与纳秒激光脉冲组合，飞秒与纳秒激光脉冲组合，飞秒等离子体丝与纳秒激光脉冲组合的双脉冲LIBS实验系统。通过优化两脉冲的空间位置关系及各项实验参数，得到了光谱增强最高的两脉冲位置关系。改变两脉冲之间的延时，得到了各个脉冲组合条件下的双脉冲增强倍数与延时的变化趋势。通过分析各脉冲组合条件下的双脉冲增强倍数与延时的变化趋势，结合等离子体的电子温度、电子密度及等离子体羽在不同延时下的变化过程，对双脉冲预烧蚀LIBS的谱线增强机理进行了讨论。
　　以中国标准物质网购得的GSF-1号土壤样品为基准，每10g土壤加入不同质量的Cr2O3得到6种Cr元素浓度不同且已知的标准土壤样品。在最佳的双脉冲条件下，应用不同脉冲组合分别烧蚀这6种土壤样品绘制了土壤中Cr元素的定标曲线。通过对比单双脉冲的定标曲线，确定飞秒紧聚焦条件下的双脉冲LIBS检测极限最低为0.31ppm而单脉冲条件是应用飞秒等离子丝时检测极限最低，是3.65ppm。成功实现了降低LIBS的检测极限的目的。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 激光诱导击穿光谱技术的理论基础

1．3 LIBS的定标方法

1．4 激光诱导击穿光谱技术的发展现状及在土壤中的应用

1．5 本论文的研究目的及内容

第二章 正交预烧蚀双脉冲LIBS实验及其条件选择

2．1 实验装置

2．2 不同脉冲组合条件下的DP-LIBS谱线增强过程研究

2．3 本章小结

第三章 正交预烧蚀双脉冲LIBS增强机理的研究

3．1 激光诱导等离子体的实验参量

3．2 双脉冲预烧蚀LIBS的增强过程与机理讨论

3．3 本章小结

第四章 应用正交预烧蚀双脉冲LIBS对土壤样品中铬元素定标

4．1 样品制备

4．2 各脉冲组合条件下的样品定标

4．3 本章小结

总结

攻读硕士学位期间发表的学术论文及参与的科研项目

致谢

参考文献