基于飞秒激光等离子体丝诱导击穿光谱探测土壤重金属Cr-物理学报.PDFVIP

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基于飞秒激光等离子体丝诱导击穿光谱探测土壤重金属Cr-物理学报

物理学报 Acta Phys. Sin. Vol. 63, No. 9 (2014) 095203 基于飞秒激光等离子体丝诱导击穿光谱 探测土壤重金属Cr元素含量 高勋 杜闯 李丞 刘潞 宋超 郝作强 林景全 1)(长春理工大学理学院, 长春 130022) 2)(长春新产业光电技术有限公司, 长春 130103) 3)(长春理工大学化学与环境工程学院, 长春 130022) ( 2013 年9 月28 日收到; 2013 年11 月29 日收到修改稿) 本文基于飞秒激光等离子体丝诱导击穿光谱对土壤重金属Cr 元素含量进行了实验研究. 利用荧光法对 等离子体丝的长度进行测量, 给出了在不同焦距聚焦透镜作用下土壤中Cr425.5 nm 的谱线强度空间分布, 实 验给出了Cr 元素的定标曲线. 实验结果表明, 土壤中Cr 元素浓度分析测量的相对标准偏差小于5%, 土壤中 重金属Cr 元素的检测极限为7.85 ppm. 表明飞秒激光等离子体丝诱导击穿光谱技术在土壤重金属Cr 元素含 量的定量探测方面是完全可行的. 关键词: 飞秒激光成丝, 击穿光谱, 重金属Cr, 探测限 PACS: 52.50.Lp, 52.38.Mf, 32.30.–r, 42.62.Fi DOI: 10.7498/aps.63.095203 但研究发现710 激光聚焦透镜到样品表面的距离 1 引 言 对激光诱导击穿光谱强度有较大影响, 在对样品进 行原位快速探测时, 激光诱导等离子体会由于样品 随着人类社会发展, 大量工业生产及生活产生 表面不平整而不稳定, 因此在实验过程中需要实 的重金属废物造成了土壤重金属污染, 并且近几 验优化, 从而给实用化带来困难. 飞秒激光脉冲在 年土壤重金属污染日趋严重, 对土壤重金属污染 检测成为了环境科学研究的热点. Alexande 等1 空气中传输形成长距离的等离子体丝1112 , 由于 光学钳箍效应, 等离子体丝内激光功率密度稳定 应用激光诱导击穿光谱技术成功检测到了土壤中 在大约 W/cm , 近似为一恒定值. 因此利 As, Cd, Cr, Hg, Pb 和Zn 等重金属元素. Pandhijia 2 用飞秒激光等离子体丝辐照土壤样品开展重金属 等 应用LIBS 技术以自由定标模型对土壤中的环 境污染物进行了定量检测. 鲁翠萍等3 根据土壤 元素探测可消除激光聚焦透镜到样品表面间的相 中Cr 的LIBS 分析谱线, 测定了Cr 元素的定标曲 对距离对激光诱导击穿光谱强度的影响, 则样品 线. 研究结果表明46LIBS 方法避免了将土壤准 表面不平整带来的击穿光谱强度不稳定问题可以 备、分离等繁琐的工序, 减小了分析时间, 降低了 解决1317 . 分析成本, 可以分析小尺寸的样品, 可进行多元素 本文以kHz 飞秒激光脉冲在空气中聚焦形成 同时分析

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