激光诱导击穿光谱技术的优化研究及其在元素分析中的应用

The laser induced breakdown spectroscopy ( LIBS) technique, due to its lack of pretreatment of the material and the speed of analysis, has shown a great potential for a wide range of industrial applications. Many factors can influence LIBS's performances, including the characteristic of laser , delay time, experiment setting, the kind and the pressure of surounding gas, and the analysis method,etc. Were to study the factors on the solid samples, liquid samples, gas samples of elemental analysis and analysis of trace impurities and other aspects of the impact of LIBS detection results.Sought to analyze the laser-induced breakdown spectroscopy based on elemental analysis applications, the main problems and solutions, using the college's existing high-end laser and spectroscopy equipment, designed to optimize performance comparison of laser-induced breakdown spectroscopy experimental apparatus and experimental conditions, applied to the elemental analysis and metal trace elements. The project study material for autonomous regions mineral resources development and environmental pollution monitoring have some practical significance.

激光诱导击穿光谱技术( LIBS)是一种新的元素分析方法，具有不需制备样品， 快速分析, 可进行实时控制的特点显示了巨大实际应用价值。在LIBS中，激光特性、延迟时间、实验装置、环境气体的种类及压力、以及采用的理论分析方法等对LIBS探测结果的影响。分别研究上述因素对研究固体样品、液体样品、气体样品的元素分析和微量杂质分析等方面的LIBS探测结果的影响，力求分析出基于激光诱导击穿光谱元素分析应用中存在的主要问题和解决方法，利用本院现有的高端的激光及光谱分析设备，设计出性能比较优化的激光诱导击穿光谱实验装置和实验条件，应用到元素分析和金属微量元素中。该项目研究对自治区矿材资源开发和环境污染监控有一定的实际意义。

激光诱导等离子体光谱技术的优化研究和元素分析中的应用，本课题首先根据激光诱导等离子体光谱分析依据初步搭建了固体样品等离子体光谱分析系统。通过初步探索发现样品放在空气环境进行实验时对等离子体光谱有影响，所以首先设计了十字管型样品台，测量了激光诱导铝片等离子体光谱，发现氩气对等离子体光谱具有明显增强作用。随后考虑到十字管样品池的各种局限性和减少激光对样品的损害，设计并特制作了一个自带步进电机的腔体。在环境气体对Ni等离子体光谱的影响研究中把金属Ni放入腔体里面发现氩气对Ni等离子体增强型作用明显强，通过改变气压发现，随着气压升高等离子体温度升高，这说明气压对所产生等离子体具有束缚作用。随着气压升高束缚作用明显增强，引起激光诱导电子温度升高。在LIBS应用玉石元素分析中分别进行XRF成分分析和LIBS光谱分析并比较发现其结果一致，LIBS与XRF方法比较发现LIBS分析速度快，不需要样品提前处理，更直观反映玉石成分。本课题组还制作液体LIBS测试装置成功应用了AlCl3水溶液中元素分析。正在探索LIBS应用气体成分分析上。.综合上述结果本研究探讨环境气体对激光诱导等离子体广谱的影响，为以后元素分析中提供最佳环境气体条件。 本项目自主论文4篇，待发表论文5篇。 项目培养研究生3名，其中三名在读。项目投入经费 50万元 ，支出 402362元 ，各项支出基本预算相符。剩余经费97638万元。剩余经费计划用于本项目研究后续支出。