非平坦样品激光诱导等离子体光谱特性研究

激光诱导击穿光谱（LIBS）作为一种快速、实时的元素分析技术,由于其在痕量元素探测、地质环境监测等领域有着广阔的应用前景,而受到人们极大的关注。在实际应用中,样品表面是影响等离子体产生及其特性的关键环境因素之一。在大气环境下,利用脉宽为8 ns、波长为1 064 nm的纳秒脉冲激光产生等离子体,对比研究了天然岩石样品在非平坦和平坦表面条件下等离子体的发射光谱。基于激光辅助辐射波模型,阐释了非平坦样品表面对其光谱特性的影响。通过对比等离子体时间积分光谱,发现非平坦样品的谱线强度相比于平坦样品的谱线强度减弱了近70%,该结果说明非平坦样品表面对LIBS真实测量数据的负面影响不可忽视。针对褐铁矿样品中的谱线Fe Ⅰ 404.58 nm和Fe Ⅰ 438.35 nm,研究了在平坦和非平坦样品表面下的峰值强度以及其衰减因子随激光能量的变化规律,结果表明非平坦样品表面条件下采集的光谱强度始终低于平坦样品表面的光谱强度。光谱强度的衰减因子先随激光能量增大而逐渐降低,并在激光能量33 mJ达到最小值,后随激光能量的进一步增大而增大。实验结果进一步表明在非平坦样品表面条件下产生了密度较低的等离子体,并且非平坦与平坦样品的电子密度的比值在激光能量33 mJ时达到最小,此结果与光谱强度的衰减因子随激光能量的变化趋势一致,这是源于非平坦样品表面会形成较大激光入射角度,使得激光等离子体能量吸收区厚度变薄,产生等离子体屏蔽效应所对应的激光能量阈值升高。此外,样品表面状态和激光能量对等离子体温度的影响甚微。阐述了非正入射时等离子体特征参数与正入射时等离子体特征参数的联系和差异,揭示了非平坦样品激光等离子体特征参量变化的内在物理机制,为室外LIBS探测技术在元素定性和定量分析中光谱强度的校正提供参考。     

功能化石墨烯的制备及抗癌药物递送载体的研究

以聚苯乙烯磺酸钠(PSS)为保护剂,利用水合肼还原氧化石墨烯制备了一种新型的聚苯乙烯磺酸钠功能化石墨烯(PSS-GNS).结果表明制备的PSS-GNS是水溶分散性的纳米片层材料.考察了PSS-GNS对模型抗癌药物罗丹明6G(R6G)的吸附行为,结果表明PSS-GNS对R6G吸附量较大(2.77 mg/mg).体外释放研究结果表明PSS-GNS/R6G对R6G的释放具有p H响应性和缓释作用.PSS-GNS的细胞毒性较低,能顺利进入癌细胞内并持续缓慢地释放R6G.因此,PSS-GNS有望成为一种新型的抗癌药物递送载体.     

微波诱导等离子体离子迁移谱仪性能及影响因素的研究

离子迁移谱仪的性能受到多种因素的影响,如漂移管电场强度离子门脉冲宽度、离子源工作条件、漂移管尺寸、离子门加工工艺和屏蔽网透过率等。在实际应用中需要对漂移管电场强度和离子门脉冲宽度进行调整以平衡灵敏度和分辨率。本研究详细研究了漂移管电场强度和离子门脉冲宽度对微波诱导等离子体离子迁移谱( MIPI-IMS)分辨率和灵敏度的影响。实验结果表明,存在一个最佳电场强度值使得分辨率达到最大,而且不同离子门脉冲宽度对应的最佳电场强度值不同;增大电场强度和离子门脉冲宽度有利于灵敏度的提升。与其它离子流较弱的离子源相比,离子流较大的微波诱导等离子体离子源在实际应用中对离子门脉冲宽度和漂移管电场强度有更多的选择。此研究结果有助于MIPI-IMS仪器性能的提升。将异丙醇用于测试MIPI-IMS的性能,结果表明,MIPI-IMS在保持较低检出限(7.7×10-11, V/V)的同时,分辨率可以达到66。     

激光诱导氩离子荧光光谱特性的研究

本文系统地研究了氩的离子荧光光谱特性,用5145A和4880A线激发时观察到多种类型的荧光谱线,给出了激光功率、空心阴极灯电流等因素对荧光信号的影响,讨论了热助荧光及其可能的机理。     

超声雾化进样微波诱导等离子体原子吸收光谱法测定银的某些影响因素研究

本文将超声雾化技术与MIP-AAS联用,以“L”型吸收管代替“T”型吸收管作为AAS测量的吸收池,采用水冷凝和浓H_2SO_4吸收相结合去溶,研究TUSN-MIP-AAS方法测银时的某些影响因素,讨论了微波前向功率,载气流速、去溶系统、溶液酸度、共存离子及易也离元素等对吸收信号的影响,本法所得的测银的特征浓度为0.01μg/ml(328.1nm)和0.03μg/ml(338.3nm),相对标准偏差为7.5％.     

气动雾化进样微波等离子体炬（MPT）原子荧光光谱法测定锌的研究

本文将水溶液雾化进样与微波等离子体炬原子荧光光谱法联用,建立了HCL-MPT-AFS测定Zn的新方法。讨论了实验条件的选择问题以及溶液中共存离子对测定Zn的影响,本文所推荐的方法具有较高的灵敏度和精密度,并将其用于实际样品分析。     

电热蒸发进样微波诱导等离子体原子吸收光谱法测定银和镉的研究

研究了以常压低功率氩微波诱导等离子体（ＭＩＰ）为原子化器的原子吸收光谱法（ＡＡＳ）测定银和镉。采用电热蒸发（ＥＴＶ）,浓Ｈ２ＳＯ４吸收去溶的进样方法。考察了微波前向功率,载气流量,去溶电压,去溶时间,蒸发电压,酸度对银,镉测定的影响。方法已用于试样分析。     

录井专用型激光诱导击穿光谱仪测定岩屑中的8种元素

记录不同井深岩屑元素含量信息的岩屑录井工作是油气勘探开发的必要过程之一。本研究将西南某钻井现场的岩屑样品分为训练集和测试集,使用自行研制的小型台式激光诱导击穿光谱仪(LIBS-Trace)采集各岩屑样品谱图,对8种元素(Si、Al、Ca、K、Mg、Mn、Ti、Fe)优化建立基于支持向量机回归(SVR)的元素定量分析模型。将测试集数据用于算法模型评估验证,结果表明,8种元素预测的平均百分比误差(MPE)分别为Si 5.68%、Al 7.22%、Ca 7.45%、K 9.76%、Mg 8.79%、Mn 11.9%、Ti 11.4%和Fe 10.4%,可以满足录井工作的要求。此外,依据录井工作的流程与需求,对仪器软硬件进行修改,将优化确立的定量模型集成于仪器之中,使之成为录井专用型号。在录井工作现场进行测试,结果表明,算法模型结合仪器可快速完成岩屑元素定量分析,在油气勘探开发领域具有潜在的应用价值。     

大气压氦气预电离直流辉光放电二维仿真研究

基于二维流体模型,研究了大气压下预电离对短间隙和长间隙直流辉光放电的影响.对于两种放电,随着预电离的增强,带电粒子分布沿着放电方向逐渐向阴极偏移,使得阴极位降区不断收缩.从垂直放电方向来看,正柱区、负辉区和阴极位降区的宽度都不断增大,电子、离子密度的分布更加均匀.对于电场而言,随着预电离的增强,阴极位降区电场的纵向分量分布逐渐向阴极收缩,阴极附近的电场整体降低且分布更加均匀.电场的纵向分量分布逐渐减小,同时电场区域逐渐向壁面收缩.维持电压和放电功率都明显地降低.此外,随预电离的增加,短间隙放电中的压降始终集中在阴极位降区,而在长间隙放电中的压降由阴极位降区逐渐转移至正柱区.仿真结果表明,预电离能够有效增强放电均匀性,并降低放电维持电压和能量消耗.该工作对进一步优化电极配置和等离子体源的运行参数具有重要指导意义.