激光增强电离光谱与元素的痕量分析

用可调谐染料激光器选择性激励火焰中待测原子,使之跃迁到激发态,受激原子与其它原子分子碰撞而电离。用加在火焰中的电场收集电离信号,     

稀土元素镥,铕的紫外激光增强电离光谱研究

本文从速率方程出发研究了LEI光谱中原子的激发和电离过程,得到了LEI信号的表达式。首次报导了用DCM染料激光器的倍频激光作为激发光源,在紫外区测量到铕和镥的四条新的LEI光谱线。为了提高稀土元素的原子化效率,在样品溶液中掺入40ppm的钙的方法来防止难挥发的稀土氧化物的形成,但实验结果是令人失望的,高浓度钙的掺入产生严重的光谱干扰,谱线明显加宽。     

稀土元素钐(Sm)的激光增强电离光谱与痕量分析

激光增强电离(LEI)光谱即火焰中的激光光电流光谱(OGS)。在紫外和可见区,采用一步或两步激发方式的LEI光谱方法,已经进行了30多种元素的痕量分析,稀土元素的LEI光谱除了镱(Yb)外尚未见报道。近年来,我们首先研究了钐(Sm)、铈(Ce)、铕(Eu)、镥(Lu)等稀土元素的LEI光谱,首次测量了Sm的13条LEI光谱线的检测限,LEI光谱方法优于其它光谱分析方法。     

腔增强拉曼光谱方法检测痕量氢气

氢气作为潜在的能源载体和工业材料,在众多领域发挥着日益重要的作用.在很多应用中,对氢气的检测需要有更高的灵敏度、更快的响应和更大的动态测量范围.腔增强拉曼光谱法(CERS)通过Pound-Drever-Hall(PDH)稳频技术将激光和高精细度的光学谐振腔锁定,实现了1900倍的腔内功率增益,用于痕量氢气的检测.在7 ...     

III_A族元素镓(Ga)、铟(In)、铊(Tl)原子的激光增强电离(LEI)光谱及痕量元素的灵敏检测

激光增强电离(LEI)光谱方法是一种新的光电检测技术。由于它的检测限优于其它光谱测量技术,如原子发射光谱(AES)原子吸收光谱(AAS)、火焰发射光谱(FES)、激光感生荧光(LIF)光谱等。因此,是一     

超灵敏激光光谱检测与微量原子的检测系统

本文综述了近十年来联合研究组采用激光增强电离（ＬＥＩ）光谱、共振电离光谱（ＲＩＳ）和激光感生荧光（ＬＩＦ）光谱方法对稀土元素、稀贵金属元素，ⅢＡ族元素、碱土金属等２８种元素几百条ＬＥＩ光谱线进行了测量，激光光谱的测量系统是一个典型的光电子系统。对样品的原子化、原子的激发过程、高激发态和电离过程进行了研究［１］［２］，确定了与ＬＥＩ光谱线对应的原子能位、电子组态，谱项和检出限。首次研究了稀土铕（Ｅｕ）［２］、钐（Ｓｍ）［３］、铈（ｃｅ）、镥（Ｌｕ）［２］、钬（Ｈｏ）和稀有金属锇（Ｏｓ）、钌（Ｒｕ）、铪（Ｈｆ）、铱（Ｉｒ）、铂（Ｐｔ）的ＬＥＩ光谱。     

高灵敏紫外激光脉冲能量在线检测系统设计

介绍了一种基于PIN光电二极管的紫外激光脉冲能量在线检测系统。首先,采用激光主光路外的检测光实现激光脉冲能量的无损在线响应;其次,采用高速高精度积分电路将响应光电流处理为电压峰值;最后,利用激光系统的同步触发信号进行检测时序设计从而获得精确的激光脉冲前后的检测系统输出差值,经过计算后获得精确的激光脉冲能量。检测系统在248 nmKrF和308 nmXeCl准分子激光器上进行了测试,实现了对0~200 Hz重复率运行的准分子激光能量在线无损检测,测量结果与输出端外置能量计测得结果相对比,相关性与可重复性一致,满足应用需求。     

土壤中Cd元素的激光击穿光谱检测研究

采用激光击穿光谱(LIBS)技术对土壤中的Cd元素进行了定性和定量的研究,对相关的实验参数进行了系统研究,得出聚焦透镜焦点在样品表面内2mm,累计次数为20次时,可以得到很好的实验效果与谱线强度。对样品表面通入保护气体氩气,发现在通氩气的情况下,光谱强度明显强于未通氩气时,相对标准偏差减小,稳定性得到提高。通过调整好的实验参数进行实验得到了Cd的定标曲线,其线性拟合度R=0.99155,检测限为59μg/g。这些实验结果为土壤中重金属元素实时在线检测设备的研发提供了依据。     

溶液中铬元素的激光诱导击穿光谱检测

采用激光诱导击穿光谱(LIBS)技术对含铬污水溶液中的重金属元素铬开展了探测实验。根据一系列含铬浓度不同的污水样品的LIBS实验结果,获得元素浓度和强度之间的关系曲线,即定标曲线。对CrⅡ(283.43nm)及CrⅠ(425.45nm)两处谱线进行了分析和比较。实验发现,283.43nm处原子辐射信号强度比425.45nm谱线强2倍;从定标曲线的线性相关度及信背比来看CrⅡ(283.43nm)谱线要优于CrⅠ(425.45nm)。计算二者检测限,质量浓度分别为80μg/mL(283.43nm)及170μg/mL(425.45nm)。实验采用CrⅡ(283.43nm)的定标曲线对含铬污水溶液进行了定量分析,测得该污水溶液的含铬质量浓度为333μg/mL,与采用原子吸收分光光度计所得到的检测结果(309μg/mL)符合较好。结果表明,在对铬元素进行LIBS检测时选用CrⅡ(283.43nm)谱线要优于CrⅠ(425.45nm)谱线。采用LIBS方法可实现对污水溶液中Cr元素的快速检测,具有很好的应用前景。     

激光诱导击穿光谱用于煤中多元素同步检测

为了实现煤中碳、氢、硫3种非金属元素的快速同步定量检测, 采用激光诱导击穿光谱技术, 以波长1064nm的Nd:YAG固体激光器作为激发源, 在空气环境下烧蚀9种煤国家标准样品, 选取188.885nm~308.008nm和655nm~660nm波长范围光谱, 结合偏最小二乘回归, 同步检测煤中C, H, S 3种非金属元素, 取得了偏最小二乘回归的校正模型和预测模型数据, 并进行了理论分析和实验验证。结果表明, C, H, S元素的预测质量分数与真实质量分数的决定系数为0.9421, 0.9894, 0.9840, 预测均方根误差分别为2.2772, 0.2356, 0.1678, 平均相对误差分别为2.6348%, 7.1185%, 8.8600%。该研究证明了激光诱导击穿光谱技术结合偏最小二乘回归定量可用于煤中非金属元素的多元素检测。     

193 nm激光脉冲空气电离及导电特性研究

实验研究了193 nm激光脉冲空气电离及其形成的等离子体导电通道导电特性,采用闪光法测得193 nm激光脉冲空气电离阈值约为9.58×109 W/cm2,用单脉冲能量约145 mJ的纳秒级193 nm紫外激光脉冲在实验室空气中建立了长度约2 m的等离子体导电通道,实验测得通道的等效电阻值可达109 Ω量级,通道导电寿命约为30 μs。     

用基质辅助激光解吸电离法分析罗丹明系列染料

在飞行时间质谱仪上安装了一个新设计的固体样品快速进样装置，并改进了离子源结构，使用波长为248nm的KrF准分子激光器，以2，5二羟基苯甲酸为基质，对几种罗丹明染料进行了基质辅助激光解吸电离研究，得到了各种样品的质谱图并进行了分析。同时研究了入射激光强度和不同浓度样品对质谱信号的重复性和分辨率的影响。结果表明，只要样品和基质能够同时溶于同一种溶剂，只需一台单一波长激光器就能对众多的物质成分进行分析和检测。     

基于1665 nm激光器测量甲烷气体浓度的研究

介绍了一种以1665 nm分布反馈(DFB)激光器为光源,使用双光路差分吸收光谱技术(DAS)测量甲烷浓度的检测系统。双光路差分吸收光谱技术能有效抑制由于光源光强变化、探测器零点漂移等因素所引起的测量的不准确。文中对这种检测方法进行了理论和实验分析,系统的最小探测浓度为100×10-6,响应时间约为14 s。     

以干扰光谱做内部标准的乙醇激光遥测技术

乙醇是具有宽带吸收特征的大分子挥发性有机物气体,其宽带吸收受空气背景光谱的干扰,这给遥测带来了极大的困难。文中提出通过准确测量干扰光谱、用干扰光谱作为差分吸收谱内部标准的宽带谱气体分析方法,修正光谱分析系统可能的基线偏移和非线性,该方法成功应用于乙醇气体的激光遥测。针对乙醇的近红外特征吸收（7180 cm?1）,在实验室条件下,以近红外DFB激光器构建了开放式的遥测实验系统,测量结果表明乙醇浓度测量误差小于3.5 ppm,由Allan方差评价结果表明在积分时间15.1 s时,检测限2.6 ppm,比目前报道的最低检测限低近2个数量级。实现了乙醇的高灵敏开放光程遥测,为进一步研制小型化的乙醇气体遥测系统奠定了基础。     

An efficient fiber fluorescence probe for the detection of trace elements

A high-efficiency capillary-fiber optic probe is developed for measuring the concentration of trace elements. The optimal probe consists of an excitation fiber (incident fiber) and a ring of collection fibers which is made up of 6 fibers. Both simulation and experiment results show that the structure gives the higher coupling efficiency with a reasonable capillary diameter. The coupling efficiency of the probe is determined by the number and arrangement of the fibers, internal diameter and length of the fiber optic sensing probe, and the end reflectivity of the capillary. The concentra-tion of the carbonic anhydrase solution and dezincification reagents also affect the efficiency. A fluorescence efficiency of 2.4% is obtained in zinc detection experiment.     

紫外激光改性氧化钒薄膜

氧化钒薄膜制备后需要进行退火处理以降低非晶态氧化钒薄膜的方阻大小并改善薄膜结晶特性。传统退火方式时间较长且退火过程会导致器件性能降低。本文主要利用激光精确控制的特点处理氧化钒薄膜,通过平顶光路系统改变激光功率、高斯光斑形貌以及光斑的重叠率对氧化钒薄膜进行退火处理,主要研究了激光能量密度以及光斑重叠率对氧化钒薄膜的方阻,表面粗糙度以及结晶度的影响。实验结果表明激光功率为0.7 W,光斑重叠率为93.33%,光斑能量密度为62.2 mJ/cm2时,退火氧化钒薄膜的方阻值明显降低,薄膜表面光滑且氧化钒结晶度较好。     

基于组合激光光源的双组分微量气体检测系统

CH₄和C₂H₂是变压器发生故障时两种重要的特征气体。为了实现对变压器中溶解的微量CH₄和C₂H₂气体含量检测的需求, 采用激光光声光谱气体检测技术, 通过分析CH₄和C₂H₂气体的近红外吸收谱线, 选取合适的激光光源并确定激光调制参数; 设计并搭建了一套以双激光光源和非共振光声池为核心的光声光谱微量CH₄和C₂H₂气体检测系统, 获得了系统对CH₄和C₂H₂气体检测灵敏度和低含量检测误差。结果表明, CH₄和C₂H₂气体分别在体积分数为0~1000×10-6和0~500×10-6的范围内具有良好的线性响应, 每10-6体积分数的检测响应度分别为5.8969μV和16.1831μV; 在低含量CH₄/C₂H₂混合气体对系统的重复性和精度测试中, CH₄气体体积分数为3.00×10-6时的检测最大绝对误差为0.30×10-6, C₂H₂气体体积分数为0.50×10-6时的检测最大绝对误差为0.20×10-6。此研究结果满足测量误差的技术指标要求, 实现了对微量CH₄和C₂H₂气体的高灵敏度检测。     

硅紫外光敏管设计研究

本文讨论了光吸收系数、掺杂浓度、掺杂浓度分布、表面反射等各种因素对硅光敏管紫外响应的影响。提出了制作硅紫外光敏管的设计原则:浅结、低掺杂、高表面浓度梯度和 SiO_2层满足消反射条件。并具体分析了一个实例。     

飞秒激光成丝在火焰中诱导的荧光辐射及应用

飞秒激光脉冲在传输过程中, 克尔自聚焦和等离子体散焦相互作用形成了长距离的自导光通道, 该过程称为飞秒激光成丝。飞秒激光成丝在火焰中诱导的荧光辐射为燃烧诊断提供了新的可能性, 为理解燃烧过程、提高燃烧效率和减少污染物的产生提供了有用的信息。针对飞秒激光成丝诱导的荧光辐射在燃烧诊断中的应用, 介绍了飞秒激光在火焰中的传输特性以及成丝动力学过程, 陈述了飞秒激光成丝诱导非线性光谱的机理及其在高温燃烧场诊断应用中的研究现状和进展, 探讨了当前飞秒激光成丝在该领域所面临的挑战和应用前景。