激光诱导击穿光谱技术在液体中的研究进展

来源 :报刊荟萃(上) | 被引量 : 0次 | 上传用户:zlp0234
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  摘 要:激光诱导击穿光谱技术是一种利用高功率激光作用于物质表面激发等离子体信号,进而对元素进行定性、定量检测的有效途径。本文介绍了LIBS技术的原理,双脉冲相对于单脉冲的优势,重点讨论了该技术在液体样品方面的技术发展和应用,并分析比较了液体内部、液体表面、液体喷流、液滴以及将液体转化为固体的优势,LIBS技术在液体中的检测方面还具有重大的应用潜力。
  关键词:光谱学;激光诱导击穿光谱;液体;元素检测
  一、激光诱导击穿光谱技术简介
  激光诱导击穿光谱(laser induced breakdown spectroscopy,LIBS)是一种最为常用的激光烧蚀光谱技术,是典型的一种能够实现在线、无损、快速的物质成分检测方法。其工作原理是利用高功率激光经透镜聚焦在气体、液体或固体样品上,当激光脉冲的能量密度大于击穿门槛能量,就会在局部产生等离子体,称作激光诱导等离子体;通过光学收光系统对激发的等离子体中的原子和离子发射特征光谱进行收集,再通过光谱仪测量这些特征谱线的波长和对应的光谱强度,进而实现对物质成分进行定性和定量分析。由于这种等离子体局部能量密度及温度相当高,因而可用于取样、原子化、激发及离子化等工作。用光谱仪直接收集样品表面等离子体产生的发射谱线信号,从理论上可以根据发射光谱的强度进行定量分析。
  LIBS突出的优势在于检测速度快、破坏性小,无需样品制备或只需对样品进行简单的物理制备,可用于有毒和有害环境以及远程实时多元素同时检测,且不受样品形态的影响,可广泛应用到固体、液体、气体的元素分析中。基于这些优势,使得LIBS技术在环境污染的痕量分析研究中受到越来越多的重视。
  由于单脉冲LIBS的检测限、稳定性等方面还不能真正满足实际应用的需要,对于如何提高LIBS技术检测的灵敏度和稳定性的问题成为了很多课题组的研究重点,继而出现了多种有关激光诱导击穿光谱在各个领域的探测新技术,双脉冲激光诱导击穿光谱技术的产生就是其中之一。国内外对于双脉冲LIBS技术的研究大多是关于垂直结构的,对于共线结构双脉冲LIBS的研究相对较少。与单脉冲LIBS技术相比,双脉冲LIBS技术在一定程度上能提高信号的光谱强度、降低检测限。
  二、液相样品的激光诱导击穿光谱研究现状
  与LIBS在固体中的研究相比,其在液体中的应用研究相对来说较少,但经过各课题组几十年的研究也取得了长足的进步和重大的进展。Gruber用LIBS原位检测分析钢液中的Mg和Cr元素,并分析了其周围的压力环境对检测结果的影响。J?rvinen通过对水溶液蒸发浓缩,再采用LIBS分析水中的Zn和Pb元素,其检测限分别为0.3ug·ml-1和0.1ug·ml-1。Fang.X对配置的HgCl溶液电解再用LIBS技术检测溶液中的Hg元素,并通过配置的标准溶液得出校准曲线,计算得出Hg元素的检测限为11ppb。Cahoon通过将液体样品雾化以后用LIBS定量分析溶液中的Al、Mg、Ba和Si元素,实验表明雾化成液滴以后,以上的被测元素的检测灵敏度在很大程度上都得到了提高。在国内,在冶炼、机械制造、化工等工业生产过程中会排出多种重金属元素的工业废水,对环境和人类危害最大,如何科学有效检测污染水中的成为一大研究热点。宋超等利用激光诱导击穿光谱技术对混合溶液中的Cu、Mg、Zn和Cd四种元素进行试验测量,在蒸馏水中加入CuSO4,Mg(N03)2,Zn(NO3)2和Cd(NO3)2四种溶质,配置7种不同Cu,Mg,Zn和Cd浓度的混合溶液,采用统计探索性数据分析方法处理LIBS数据,得到蒸馏水中Cu.Mg.Zn和Cd元素的定标曲线,拟合度系数R,均大于0.99,研究表明激光诱导击穿光谱技术在蒸馏水中科院检测重金属,但在实际水污染重金属元素检测方面有待研究。
  为了提高激光诱导击穿光谱技术用于水溶液中痕量金属检测的稳定性和灵敏度,徐丽等采用液体喷流的方式,相比于体相,流动液柱的形式对激光能量的吸收较小,避免了液柱表面的溅射和波动对LIBS信号的影响。利用激光诱导击穿光谱技术对不同溶度的Cr溶液进行了检测和分析,通过对实验系统的激光能量、探测延时等的优化,提高了LIBS信号的稳定性,提高了LIBS技术对于液相基质痕量检测的灵敏度。
  受到液体内部复杂环境的影响,LIBS技术在针对液体样品的成分检测分析的应用受到很大的制约。由中国海洋大学光学光电子实验室提出了一种由超声波雾化器件辅助,先将液体雾化成空气中密集的雾状小液滴,然后进行LIBS检测的新方法,并由此实现了一套检测系统,使用该系统对溶解有镁元素的水溶液样品进行了系统实验分析。实验发现,即使在相对较低的脉冲能量下,该方法诱导的LIBS信号仍具有较长的寿命和较高的信背比。
  三、结论与展望
  LIBS作為一种崭新的元素检测技术,自从第一台激光器问世以来,就受到人们的极大关注,但是该技术用于对液体样品的分析仍然较少,同时在定量分析
  方面与传统技术相比还有一定的距离。LIBS技术能进行多元素同时测量,但在单个元素检测限方面有待提高。LIBS作为一种相对安全、可靠的元素检测新技术,现阶段已经表明了它在环境检测、食品检测、材料成分等多个领域进行了成功运用。LIBS技术所检测的样品包括固态、液态和气态,虽然在定量分析这方面还存在一些局限性,但随着各项目组在定量分析原理方面经验的积累和改进,已经取得了较大的进展,我们预知LIBS技术将在未来的太空、国防、食品等多个领域会有更广阔的应用空间。
  参考文献:
  [1]宋超,张亚维,高勋.基于激光诱导击穿光谱技术的混合溶液重金属元素检测[J].光谱学与光谱分析,2017,37(06):1885-1889.
  [2]郑美兰.共线双脉冲LIBS检测水中重金属铜和镉元素的试验研究[D].江西农业大学,2016.
  作者简介:甘兰萍(1993—),女,汉族,江西丰城人,硕士研究生在读,主要研究方向:农产品/食品安全品质LIBS检测。
其他文献
摘 要:本文从高校违法违纪行为分析、高校党内监督运行现状与问题和完善高校党内监督对策三个方面,阐述了高校日常运行过程中可能产生的一些问题以及应对办法。目的是在我国教育文化事业蓬勃发展的大环境下,尝试寻找一种在发展中解决问题的方法,促进高校各方面工作沿着合法、依规、有序进行,响应党的十九大精神全面提高我国文化事业建设水平。  关键词:高校;党内监督;对策  自1921年中国共产党成立以来,我党始终对
期刊
摘 要:近年来考研人数逐年呈井喷式递增,其原因有个人选择,也有众多复杂的社会原因。本文试从经济学中机会成本视角分析应届大学生选择考研并非是完全理性的,并给出相应对策,以利于大学生合理做出科学的职业生涯规划。学校和社会也应该与个人形成有效的合力作用,以便学生更好的就业或理性的选择考研,进而使个人既达到了自我价值实现的最大化,又优化了社会人力资源配置。  关键词:应届大学生;考研热;机会成本;对策  
期刊
的论文分别从载文量、影响因子、基金论文比、高被引论文等方面进行统计分析,试图对学报当前的研究现状做出总结,从而为今后的发展提供借鉴。  关键词:《塔里木大学学报》;刊载论文;分析  《塔里木大学学报》自1978年创刊以来,不断探索办刊路径,调整办刊思路,由农业期刊逐渐转变为以自然科学为主,兼顾哲学社会科学的多学科领域的综合性期刊,研究方向以“塔里木生物资源研究”、“西域文化与边疆安全研究”、“南疆
期刊
摘 要:我国在2008年北京举行奥运会并且体育健儿在这次奥运会取得优异的成绩,中国媒体也取得了骄傲的成绩。媒体人将一场盛宴展现给全世界,这期间,很多节目对此作了专题栏目,我国人物专访虽然已经取得一定的发展。但是通过对其发展模式进行分析发现还有些问题需要解决,本文主要就是对电视体育人物专访节目存在的问题予以讨论。  关键词:电视体育;人物专访;节目问题  2008年奥运会推动了中国媒体业的迅速发展,
期刊
摘 要:随着信息技术的发展,媒体在人类生活中的作用越来越重要。媒体是信息传播的主要媒介,而新闻则是信息咨询的集中处理报道方式。本文将探析报纸新闻中即兴采访的技巧运用,以期报纸新闻能够满足当代社会的发展要求,不断的提升即兴采访的质量,为受众提供更加丰富的咨询内容。  关键词:报纸新闻;即兴采访;技巧运用  即兴采访是指一种毫无准备的、根据具体环境需求开展的采访方式,它具有真实性与实效性特点。随着多媒
期刊
摘 要:近年来,运动健康类APP软件深受人们的喜爱与欢迎,这也使这类APP软件在短短几年的时间里呈现出井喷式的发展。据2016年我国移动互联网的行业统计报告表明,在这些运动健康类APP软件中绝大多数都是跑步类APP,这也在一定程度上反映了人们对跑步运动的喜爱。不过,虽然跑步类APP软件的发展不断繁荣起来,但其自身也存在着许多问题,这也给跑步类APP的发展带来了较大的影响,对跑步类APP软件进行相应
期刊
摘 要:在市场化的今天,纸媒中图片的角色越来越重,灾难性新闻报道更是不例外。如今,众多的灾难性新闻图片总是千篇一律,脱颖而出的灾难性新闻图片却总是少之又少。关于少量的灾难性新闻图片之所以能脱颖而出的原因,一定与其自身的表征密切相关。本文从尊重伦理道德、尊重事件本身、尊重形式与内容的统一三方面对优秀灾难性新闻图片的表征展开探讨。  关键词:优秀灾难性新闻图片;“读图时代”;表征  随着“读图时代”的
期刊
摘 要:融媒体时代,传统媒体需要变革内容生产模式以适应新的媒介生态环境。早在十几年前,报纸、广播、电视等传统媒体就开始了与互联网的融合。然而,这种媒介融合更多的只是实现内容的同步摘录和呈现,其交互性和伴随性相对较弱。随着移动互联网的发展,特别是“大数据”的应用,“两微一端”的“井喷”式出现,许多有影响力的传统媒体在发展过程中相对原先更加注重这种“媒介融合”,高瞻远瞩,抢占制高点,由此看出媒体融合时
期刊
摘 要:伴随着“互联网+”的提出,我国正逐渐形成大数据,云时代的信息交流特点,信息变化频繁。与此同时图书馆信息服务形成新的信息交流体系。本文基于“互联网+”背景下图书馆管理新理念的形成与发展进行了相关分析,同时对“互联网+”环境下图书馆信息管理新理念的形成的革新方式进行了相关探索,从而形成了图书馆管理信息模式  关键词:“互联网+”;图书馆管理;革新方法  一、“互联网+”环境下图书馆的概述  (
期刊
摘 要:2,3-丁二醇是一种被广泛应用于诸多领域的有机物,具有极大的潜力。由于考虑到能源的安全以及对环境的无危害,用生物法来制备2,3-丁二醇是最理想的方法。将化学法与生物法相比,化学法的成本高、过程复杂操作难的特点就会凸显出来。因此为了提高克雷伯氏菌发酵产2,3-丁二醇,我们探究了影响克雷伯氏菌发酵产2,3-丁二醇的因素。本文综述了温度、pH、溶氧量和接种量对克雷伯氏菌发酵产2,3-丁二醇的影响
期刊