長脈寬激光誘導(dǎo)擊穿Pb-Cr光譜特性研究.pdf

1、激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)作為新興的光譜檢測技術(shù)，具有快速、實時及無損分析等優(yōu)點，同時也存在著測量靈敏度偏低和檢出限較高等不足。探索激光誘導(dǎo)等離子體輻射增強(qiáng)機(jī)制，提高檢測的精密度和靈敏度具有重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價值。
　　本文分別采用長脈寬、調(diào)Q和毫秒級脈寬激光誘導(dǎo)激發(fā)含Cr和Pb元素的自制土壤和含Pb元素的合金樣品，通過分析校準(zhǔn)曲線、檢出限和等離子體特性，研究了激光脈沖寬度、譜線特性及自吸收效應(yīng)對激光誘導(dǎo)擊穿光譜的影響，探究了長脈寬激

2、光對于激光誘導(dǎo)光譜的增強(qiáng)作用。
　　首先，分別采用長脈寬激光器(80μs)和調(diào)Q激光器(18μs)作為光源，誘導(dǎo)激發(fā)土壤樣品產(chǎn)生等離子體光譜，通過內(nèi)標(biāo)法測定Cr元素的校準(zhǔn)曲線及檢出限，并計算出等離子體電子溫度及電子密度，對比分析長脈寬激光誘導(dǎo)擊穿土壤光譜增強(qiáng)效果及增強(qiáng)機(jī)制。研究結(jié)果表明，相比于調(diào)Q激光條件，長脈寬激光誘導(dǎo)條件下檢出限降低19％，電子溫度和電子密度分別增長了75%和24%。在長脈寬激光條件下，長脈寬激光后沿對樣品等離

3、子體會產(chǎn)生進(jìn)一步的激發(fā)，使得處于激發(fā)態(tài)的粒子數(shù)目增大和電子密度提高，有效改善了LIBS光譜的質(zhì)量，增強(qiáng)了LIBS對土壤中微量元素的分析能力。同時實驗發(fā)現(xiàn)，采用毫秒激光誘導(dǎo)擊穿土壤樣品，Pb和Cr光譜的增強(qiáng)效果與長脈寬激光(80μs)相比相對不明顯。
　　第二，采用長脈寬激光(80μs)誘導(dǎo)擊穿鉛黃銅合金樣品產(chǎn)生等離子體光譜，對合金中Pb元素通過內(nèi)標(biāo)法繪制校準(zhǔn)曲線，并計算檢出限、等離子體電子溫度及電子密度。與調(diào)Q激光條件相比，Pb元

4、素檢出限減低了66%，電子溫度增加了72%，對于不同樣品電子密度分別增加了32-120%。實驗結(jié)果表明，應(yīng)用長脈寬激光誘導(dǎo)擊穿合金樣品得到較好的激發(fā)效果，能夠改善LIBS對合金樣品中微量元素的分析能力。
　　最后，通過從譜線的躍遷能級、角動量及躍遷幾率等微觀特性角度對土壤樣品中重金屬元素不同譜線的譜線特性及合金樣品譜線的自吸收效應(yīng)進(jìn)行了分析。研究發(fā)現(xiàn)，土壤中重金屬元素譜線的信背比與譜線對應(yīng)的躍遷幾率無關(guān)，原子組態(tài)相同譜線的信背比隨