激光激发原子荧光光谱方法在海洋沉积物样品痕量金分析中的应用研究

激光激发原子荧光光谱方法在微量分析中占有很重要的位置。它具有灵敏度高、准确度高、精密度好和需要样品量少等特点。本文介绍了我们研制的电热原子化激光激发原子荧光谱仪和利用该谱仪对实际样品──海洋沉积物样品中痕量金的分析工作，检测限为５Ｐｇ／ｍｌ。     

电极形状和载体在溶液干渣法中对谱线强度的影响

前言在溶液光谱分析中,通常是采用平头电极干渣法,该方法的优点是具有较低的检测限和操作简单。但是在干渣较多时,由于在炭电极头上粘结不牢固,在起弧时易喷溅,而直接影响分析结果的重现性和方法的准确度。因此,在实际工作中怎样选择电极形状和尺寸将成为该方法不可忽视的方面。然而过去在这方面的研究还不多。众所周知,影响谱线强度主要取决于弧焰的温度和电弧中的电子浓度,同时还取决于从电极中元素的蒸发速度和电弧蒸气的利     

溴化物载体对碳粉中痕量稀土元素谱线强度的影响

在稀土元素光谱分析中,常应用载体来提高检出能力和准确度。Y.Osumi以AgF～Ga_2O_3、CsCl-石墨粉为载体,分别测定了氧化钇、氧化铕和氧化钕中的痕量稀土,并对其作用机理作了详细的研究。实验结果表明,载体使稀土元素的谱线强度增强,其原因是载体提高了稀土杂质的蒸发速率;同时使弧焰温度下降,因而减小弧焰中质点扩散速度,延长其停留时间,总结果是等离子区中稀土杂质的浓度增加。研究了以NaCl为载体,对碳粉富集物中稀土的谱线强度影响,也得出     

提高近红外光谱法检测人体血液等复杂溶液成分准确度的研究进展

近红外光谱常被用于含氢有机物质等的物化参数测量,可以提供丰富的结构和组成信息在复杂溶液的光谱定量分析中更是被广泛应用。然而在人体血液等复杂溶液的近红外光谱分析中,强大的背景信息造成的噪声干扰和冗余变量的存在,严重影响着样品的光谱测量和分析,影响着分析的效率和准确度。如何消除背景噪声等的干扰来提高分析准确度已经引起高度重视,近几年来,国内外学者提出了许多基于化学计量学方法的相关方法。从光谱预处理、变量优化和建模分析三方面,以传统的化学计量学方法出发,总结和分析这些方法在人体血液等复杂溶液的近红外光谱定量分析的应用和各自的特点,为提高光谱定量分析准确度的研究提供参考。     

荧光分析法在血糖检测中的应用

用不同波长的光激发葡萄糖溶液和血清样品,确定血清的最佳激发波长。以相同波长的光激发含不同血糖浓度的血清样品,得到不同血清的荧光发射光谱,通过分析其荧光光谱判断血清中的血糖浓度大小。实验结果表明,检测血清的最佳激发波长为340nm,血清中葡萄糖的发射峰位置为470nm;随着血清中葡萄糖浓度的增加,荧光光谱图中荧光峰处荧光强度总体呈上升趋势,光谱的面积积分强度和导数光谱中一阶导数的最大值也呈上升趋势,荧光峰的半峰宽整体呈现下降趋势。荧光光谱分析法操作简单,灵敏度高,费用相对较低,为血糖检测提供了有力的参考。     

激光气化进样等离子体发射光谱测定锡石中微量元素

采用自动设计、组装的激光气化等离子体发射光谱分析装置，系统地研究了单矿物锡石中２１种元素的蒸发、激发特性。将样品全蒸发输入ＩＣＰ激发，光谱测定，分析结果与经化学分离富集、ＩＣＰ－ＡＥＳ测定结果吻合。     

基于共振激发的激光诱导击穿光谱技术研究进展

激光诱导击穿光谱技术是一种新型的原子光谱分析技术,具有实时快速、 多元素同时分析和样品预处理简单等特点,从一出现便受到研究人员的广泛关注,但分析灵敏度差一直是限制该技术发展的重要因素。基于共振激发的激光诱导击穿光谱技术将原子荧光光谱技术和激光诱导击穿光谱技术结合,对目标元素进行选择性激发,可以大幅提高激光诱导击穿光谱技术的分析灵敏度,极大地拓展了LIBS技术在痕量元素检测领域的应用。本文综述了基于共振激发的激光诱导击穿光谱技术的研究进展,介绍了激光诱导等离子体中荧光光谱的产生过程以及基于共振激发的激光诱导击穿光谱技术的基本类型和基础原理,详细分析了烧蚀激光能量、 共振激发激光能量和波长、 烧蚀激光和共振激发激光之间的延时以及光谱采集门宽对光谱增强效果的影响,阐述了其在冶金、 环境监测、 同位素检测等领域的应用现状和存在的问题,并对其未来发展前景进行了展望。     

化探样品中钨、锡、钼、铋的光谱定量测定

本文利用水平电极撒样法的特点,结合有关发射光谱的激发理论拟定了用二氧化硅,碳粉为缓冲剂,Ge为内标,在大型光栅摄谱仪上以水平电极撒样的方式进行激发,采用增加电流强度和曝光量,来降低待测元素的检出限的办法,一次取样同时测定化探样品中的钨,锡,钼,铋的光谱定量方法。钨,锡,钼,铋四元素中要降低钨的检出限是比较困难的,本法加入一定量的二氧化硅有利于生成易挥发的氧化钨,使钨的谱线增强。加入适量的碳粉可提高弧温,加快试样的蒸发速度。以二氧化硅和碳粉为缓冲剂对稳定弧焰,降低待测元素的检出限有较好的作用。本法具有简便,快速,易掌握,成本低等特点。方法检出限:对钨1ppm,锡0.5ppm,钼,铋0.1ppm。通过对地矿部GSD化探标样及冶金部MGD标样进行测定、结果令人满意。     

微量取样ICP-AES方法

本文着重讨论了钽片蒸发器用于ICP-AES微量取样的性能特点,对样品的蒸发过程和光谱信号随蒸发温度和蒸发时间的变化关系,分析元素光谱信号起始时的蒸发温度,蒸发器材料钽的基体效应等进行了研究,并选择了多元素同时分析的工作参数。本方法设备简单,操作方便,分析精度高,适用于微量样品的分析。     

ICP光源的激光烧蚀固体样品引入方法进展

根据近几年来国内外的有关文献,叙述了ICP光源的激光烧蚀固体进样方法的研究进展及其在物质成分分析中的应用。着重阐述了激光输出特性(输出波长、脉冲宽度、重复频率、能量密度)和环境气氛(氦气、氩气)对样品烧蚀过程的影响,讨论了激光烧蚀室、气溶胶传输管道及样品引入改进装置在蒸发物质被传输到ICP光源过程中的作用。获得较小而均匀的气溶胶颗粒和稳定高效地将烧蚀物质输送到ICP是完善激光烧蚀固体进样技术的关键环节,元素分馏效应及蒸发物沉积是影响分析性能的重要因素。作为实际例子,也讨论了激光烧蚀固体进样电感耦合等离子体发射光谱法/质谱法在金属、玻璃、有机物及其他样品分析方面的应用,对分析方法的准确度、精密度、检出限和灵敏度进行了简要论述。     

光谱分析中“载体”作用的物理机构

实验研究了常用载体Ga₂O₃,Na₂CO₃在石墨、氧化锆、八氧化三铀、氧化钍、氧化铍及五氧化二钽等六种基体中的作用规律。实验结果指出,在上述六种基体中,载体对谱线强度的影响(logI/I₀)与该元素的电离电位(V)之间有一定的比例关系。根据实验测到的电弧温度和电离度的数据,分析了载体影响的各种因素;最后我们认为,在分馏法的条件下,需要考虑电场的影响,这时,载体的作用主要是通过弧柱中的温度和电离度的     

药芯焊丝脉冲TIG增材制造倒Y形电弧光电特性分析

在药芯焊丝脉冲TIG电弧增材制造过程中,发现了电弧“骑”在成形件两侧的现象,该电弧被称为倒Y形电弧。倒Y形电弧对成形件两侧均有加热作用,其偏移导致成形件两侧受热不均,影响熔覆过程稳定性。按照点阵法测得的光谱数据利用Stark展宽方法计算了倒Y形电弧拖曳部分的电子密度,本研究试验条件下有部分区域（侧壁以外2 mm左右,Z方向0位置以下1.5 mm左右）符合局部热力学平衡条件。利用光谱诊断的Boltzmann图法来计算电子温度,将各点的数据拟合得到完整电弧温度场,分别从平行和垂直于焊枪运动方向分析了熔敷过程中倒Y形电弧的温度场。结果表明,从两个方向光谱诊断得到的倒Y形电弧钨极轴线处的温度最高值均大约为14 000~16 000 K, 分布在钨极端部下方0.5~1.5 mm范围内,电弧拖曳部分的温度大约为5 000~8 000 K。在垂直于焊枪运动方向上,当钨极轴线与熔敷层中心重合时,正常倒Y形电弧及其温度场关于钨极轴线对称分布。当钨极轴线偏移熔敷层中心左侧1 mm时,倒Y形电弧向左发生偏移且温度场也向左发生了偏移,熔敷层左侧温度明显高于右侧温度。在平行于焊枪运动方向,倒Y形电弧温度场扭曲较小,熔敷过程中焊丝从钨极前（左）侧送入,扰动电弧且吸收电弧热量,导致电弧前（左）侧的尺寸和温度均小于后（右）侧,电弧拖曳部分出现了收缩现象。通过分析钨极轴线与熔敷层中心重合以及钨极轴线向左偏移熔敷层中心1 mm的电信号,发现前者的均值电压、基值均值电压、峰值均值电压均小于后者。利用电信号结合高斯热源模型进行分析,在成形件左侧壁相同位置,正常倒Y形电弧的温度和热流密度小于偏移的倒Y形电弧,在成形件右侧壁相同位置则相反,这与光谱诊断得到的温度场分布关系吻合。研究结果对于建立电弧增材制造过程中新的热源模型和过程监控具有重要意义。     

极性对自保护药芯焊丝电弧焊光谱特征的影响

由于自保护药芯焊丝具有抗风性以及优异的焊缝性能,已广泛应用于野外管道焊接以及大型机械的修复过程。电极极性是影响焊接过程的重要工艺参数。为了研究电极极性对电弧等离子体的影响机理,设计电弧等离子体空域中各点逐步扫描的同步采集系统,通过光谱特征谱线的分析,采用Stark谱线轮廓法计算电子密度,并且基于Boltzmann作图法计算电弧等离子体的温度,同时针对Al和Mg活性元素的分布特征进行分析。结果表明,靠近电极处,沿y轴负方向,直流正接时（焊丝接电源负极性）,弧柱中心区电弧电子密度、电弧温度和活性元素呈现“水滴状”分布。而直流反接时（焊丝接电源正极性）,弧柱中心区电弧电子密度、电弧温度和活性元素的分布特征表现为“手指状”分布。根据“自磁收缩”的原理,直流正接条件下,活性元素在径向方向受到的电磁力较小,整体分布呈现发散状。直流反接条件下,活性元素在径向方向受到的电磁力较大,收缩较为严重,整体表现为收缩状态。采用相同的电参数时,直流反接条件下弧柱中心区的电弧电子密度、电弧温度均大于直流正接条件下得到的电子密度和电弧温度,其中电子密度分布特征和带电粒子的电离程度是影响电弧温度的主要因素。在相同的电极极性下,随着电流、电压的增大,电弧等离子体的温度和电子密度都在显著增大。     

脉冲金属氢化物真空弧放电等离子体发射光谱特性

利用发射光谱方法对真空弧离子源放电等离子体特性进行了诊断。同时,基于局域热力学平衡等离子体的发射光谱理论,建立了等离子体的发射光谱拟合模型,对真空弧放电等离子体光谱进行了分析。针对TiH真空弧离子源,分别对330~340nm与498~503nm范围内Ti+离子与Ti原子的发射光谱进行了对比拟合,获得了较好的符合度,解决了传统Boltzmann斜率法计算等离子体温度需要孤立的不受附近谱线干扰的线状光谱的困难。最后,利用该方法计算了真空弧离子源在不同放电条件下的等离子体发射光谱、等离子体密度与温度参数。结果表明,TiH真空弧放电等离子体温度在1eV左右,同时,放电所产生的氢原子要远远大于金属原子,并且随着真空弧离子源馈入功率的增加,TiH电极中解吸附出来的氢比蒸发出来的金属增加得更多,这有利于TiH离子源在中子发生器方面的应用。     

真空电弧等离子体发射光谱诊断

真空断路器的开断容量限制其在高压大电流开断领域的应用,获取燃弧过程中的等离子体参数对于提高真空断路器的开断容量至关重要。利用发射光谱法对真空电弧内的等离子体参数进行了诊断,研究了在不同电流幅值条件下真空电弧内电子温度、电子密度、谱线强度的轴向分布规律,结合真空电弧高速图片对真空电弧内不同粒子的扩散过程与弧柱直径之间的关系进行了分析。得到的电子温度在8000～10 000 K量级,电子密度在1019～1020 m?3量级,电子温度与电子密度从阴极向阳极逐渐下降,同时铜原子谱线强度主要集中在两极而一价铜离子谱线强度由阴极向阳极逐渐升高。铜原子谱线强度的径向分布呈现类平顶波分布、一价铜离子谱线强度的径向分布呈现类高斯分布的特点,且铜原子的谱线范围略大于弧柱直径,一价铜离子的谱线范围略小于弧柱直径,两种粒子的扩散速度存在差异。     

Spectral characteristics of a 44-kHz arc discharge excited in an atmospheric-pressure argon flow

Results are presented from experimental studies of an ac (44-kHz) arc discharge excited in an atmospheric-pressure argon jet between two copper electrodes. The first (central) electrode is a water-cooled rod with an axial opening for argon injection, while the second electrode is a loop of a tube lying in a plane perpendicular to the axis of the central electrode. The argon radiation spectra are measured, and the characteristic intensity profiles of the spectral lines as functions of the distance from the end of the central electrode are determined. All the observed transitions in the 245-to 370-nm wavelength range are identified.     

基于辐射法和原子发射光谱法的转炉口火焰温度测量

转炉炼钢的终点控制包括钢水出钢时温度及其成分的控制,炉口火焰能够反映炉内脱碳速率及转炉运行参数等。工业炉燃烧火焰可见光谱段,普遍存在着钾(K)和钠(Na)等碱金属元素的原子发射谱线,利用K的特征谱线相对比值可以计算火焰温度。基于辐射双色法,三色法和谱线相对强度法对转炉口火焰温度进行了测量;数据处理过程中对特征谱线进行了基线拟合提取,小波脊线拟合提取;特征谱线进行了Gauss函数和Lorenz函数拟合。结果表明,辐射测温法对谱线比较敏感,选择合理的波段能够有效,精确地测量火焰温度;采用谱线相对强度法受制于特征谱线的数学模型、谱线的跃迁机率、能级的简并度及火焰的光学厚度,需要分辨率非常高的光谱仪才能进行高温转炉火焰中电子温度的测量。     

药芯焊丝TIG焊电弧特性的光谱分析

利用光谱诊断方法结合高速摄像研究所提出的药芯焊丝的填丝TIG焊接新工艺的电弧特性,借助高速摄像研究药芯焊丝TIG焊的熔滴过渡方式;通过对焊接电弧进行光谱采集点扫描,对采集的谱线进行元素标定,以药粉中活性元素K和Na作为追踪目标,统计得到电弧中药粉成分的分布范围;并利用Boltzmann图法计算TIG焊电弧的温度场分布,分析了熔滴过渡方式对电弧温度场分布的影响。研究结果表明,通过调整丝极间距,得到药芯焊丝TIG焊的三种典型的熔滴过渡方式：滴状过渡(2 mm)、渣柱过渡(5 mm)和搭桥过渡(7 mm)。药粉中的活性元素K和Na等集中分布在熔池上方的电弧空间,且其分布受丝极间距的影响,丝极间距越小其分布越靠近钨极,容易造成对钨极的污染。不填丝TIG焊的电弧温度分布呈钟罩形,等温线关于钨极轴线近似对称分布;与不填丝TIG焊相比,药芯焊丝TIG焊的电弧温度场受熔滴过渡的影响发生了不同程度的扭曲,滴状过渡的电弧温度场扭曲严重,焊接过程中飞溅较大;相比于滴状过渡,渣柱过渡和搭桥过渡的电弧温度场扭曲程度较小且焊接过程稳定,适合该TIG焊方法的使用。     

空心针-板电极大气压氩气辉光放电的特性研究

大气压均匀放电等离子体在工业领域具有非常广泛的应用前景,它是利用直流电源激励的空心针-板放电装置,以氩气为工作气体在大气压空气中产生均匀稳定的放电。对氩气流量和气隙间距对辉光放电发光特性的关系进行了研究,结果表明放电所产生的等离子体柱连接两个电极,发光较为均匀(观察不到放电丝)。在板电极附近放电等离子体柱直径最大,最大直径随着电流和气流的增大而增大。放电伏安特性研究发现,与低气压辉光放电相类似,两电极间的电压随着电流的增大而减小,并且随气流和气隙间距的增大而增大。对该大气压直流均匀放电在扫描范围为330～450 nm的光学发射光谱进行分析,获得了放电等离子体的分子振动温度和谱线强度比I_391.4/I_337.1随氩气流量和气隙间距的变化关系。I_391.4/I_337.1均随流量和气隙间距的增大而降低。对等离子体柱的I_391.4/I_337.1沿气流方向(等离子体柱轴向)进行了空间分辨测量,并进行了定性分析,结果表明,振动温度及电子平均能量随着远离空心针口距离的增大而增大。这些结果对大气压辉光放电在工业中的应用具有重要意义。     

Glow Discharge Characteristics of Hollow Needle-Plate Electrode in Atmospheric Pressure ArgonSCIEI北大核心CSCD

Atmosphere pressure uniform plasma has the broad application prospect in the industrial field. Using hollow needle cathode - plate anode device excited by direct-current voltage, a uniform and stable glow discharge is generated at atmospheric pressure in ambient air with argon used as working gas. The influence of the experimental parameters (including gas flow rate and the gas gap width) on discharge has been investigated by optical method. It can be found that a glow-discharge plasma column can bridge the two electrodes. The plasma column is uniform, and no filaments can be discerned. Near the plate electrode, the diameter of the plasma column is largest of all positions. The maximal diameter of the plasma column increases with increasing the discharge current or the gas flow rate. Through electrical method, the voltage-current characteristic has been investigated. It has been found that the discharge voltage decreases with increasing the current which is similar with the characteristic of glow discharge in low pressure. It increases with increasing the gas gap width or the gas flow rate. By analyzing the optical emission spectrum scanning from 330 to 450 nm emitted from the direct-current glow discharge, the molecular vibrational temperature and the intensity ratio of spectral lines I-391.4/I-337.1 have been investigated as functions of the gas flow rate and gas gap width. Results indicate that both the vibrational temperature and the intensity ratio of spectral lines I-391.4/I-337.1 decrease with increasing the gas flow rate or the gas gap width. In addition, the molecular vibrational temperature and the intensity ratio of spectral lines I-391.4/I-337.1 have been investigated in spatial resolution along the direction of gas flow(plasma column axial), and give a qualitative analysis as well. It is found that the vibrational temperature and the average electron energy increase with increasing the distance from the hollow needle cathode. These results are important to the industrial applications of glow discharge.