火焰原子吸收对K元素激光诱导击穿光谱测量的影响

当使用激光诱导击穿光谱技术（LIBS）测量火焰场内碱金属元素时,等离子体内碱金属原子所发出的LIBS信号,会受到等离子体外火焰中基态碱金属原子的吸收,影响测量精度。基于Beer Lambert定律和CH4 空气火焰场内气态含K物质的热力学平衡原理,建立了火焰场内K元素LIBS信号的原子吸收模型,并分析了实际生物质颗粒燃烧K元素释放浓度范围内,火焰气氛、K元素浓度分布以及总K浓度对火焰原子吸收效率的影响。研究发现,随着O2/CH4的摩尔比值的增加,火焰中热力学平衡状态下K原子占总K的比例从约25%逐步降低,火焰原子吸收效率也从86.8%逐步降低。当O2/CH4的摩尔比值大于2时,火焰尾气中会存在剩余O2,此时火焰内K原子的吸收效率均低于13%。同时,火焰中K元素浓度分布以及总K浓度的合理调整亦对火焰原子吸收效率具有降低作用。在此基础上,提出了创造氧化性气氛、调整K浓度分布来降低火焰原子吸收效率和提高LIBS测量精度的解决途径。     

合金钢的激光诱导击穿光谱实验条件优化

利用1 064 nm波长Nd∶YAG脉冲激光诱导击穿合金钢产生激光等离子体光谱,采用高分辨率及门宽控制的ICCD探测LIBS信号光谱。选用铁元素原子谱线404.581,414.387,427.176和438.355 nm进行分析,研究了不同实验参数对LIBS光谱信号强度的影响结果。实验结果表明,激光脉冲能量、激光聚焦位置以及ICCD探测器的延时等实验参数对合金钢LIBS信号有较大影响。通过优化这些实验参数,获得高光谱强度和信背比的LIBS信号,确定了LIBS技术用于合金钢微量元素成分分析的最佳实验条件,从而开展合金钢样品成分分析。     

液相基质中重金属元素激光诱导击穿光谱实验参数的优化

针对混合溶液中重金属元素的激光诱导击穿光谱(LIBS)测量系统,为提高测量系统的检测灵敏度,以提高混合溶液中Ca和Cr金属元素LIBS光谱线强度的信噪比为目标,对LIBS测量系统中的激光脉冲能量、液相样品流速、ICCD门宽、延时等实验参数进行了优化,得到最优化参数激光脉冲能量、样品流速、ICCD门宽、延时分别为35 m J、30 ml/min、1400 ns和2400 ns,为降低LIBS技术应用于混合溶液中痕量重金属元素的检出限提供了实验参数支撑.     

液相射流中中Al元素单双脉冲LIBS研究

为了综合比较单双脉冲激光诱导击穿光谱技术(LIBS)在液体中重金属元素的检测效果,利用自建的液相射流单-双脉冲LIBS技术装置,对AlCl₃水溶液中的Al元素LIBS特性进行测量和分析。实验中使用两台532 nm Nd∶YAG激光器作为激发光源,等离子体辐射信号通过光谱仪和ICCD进行采集。实验研究了单脉冲下Al(396.15 nm)发射谱线的谱线强度随激光能量、ICCD门延时、门宽之间的变化关系,获得了最优化实验参数激光能量为50 mJ,ICCD门延迟为1 200 ns,门宽为150 ns。在相同的实验条件下,实验考察了Al(369.15 nm)发射谱线的谱线强度随双脉冲之间的延时,激光总能量,ICCD门延时的变化关系,获得了最优化实验参数为两双脉冲之间的延时为1 000 ns,激光总能量为50 mJ,ICCD门延时为1 100 ns。单脉冲和双脉冲条件下获得重金属Al的LIBS检测限分别为26.79和10.80 ppm,双脉冲LIBS技术使元素检测限下降2倍多。实验结果表明双脉冲可以提升LIBS技术的探测灵敏度,为LIBS技术应用于水体中重金属快速检测提供了依据。     

液相射流中中Al元素单双脉冲LIBS研究（英文）

为了综合比较单双脉冲激光诱导击穿光谱技术(LIBS)在液体中重金属元素的检测效果,利用自建的液相射流单-双脉冲LIBS技术装置,对AlCl3水溶液中的Al元素LIBS特性进行测量和分析。实验中使用两台532nm Nd∶YAG激光器作为激发光源,等离子体辐射信号通过光谱仪和ICCD进行采集。实验研究了单脉冲下Al(396.15nm)发射谱线的谱线强度随激光能量、ICCD门延时、门宽之间的变化关系,获得了最优化实验参数激光能量为50mJ,ICCD门延迟为1 200ns,门宽为150ns。在相同的实验条件下,实验考察了Al(369.15nm)发射谱线的谱线强度随双脉冲之间的延时,激光总能量,ICCD门延时的变化关系,获得了最优化实验参数为两双脉冲之间的延时为1 000ns,激光总能量为50mJ,ICCD门延时为1 100ns。单脉冲和双脉冲条件下获得重金属Al的LIBS检测限分别为26.79和10.80ppm,双脉冲LIBS技术使元素检测限下降2倍多。实验结果表明双脉冲可以提升LIBS技术的探测灵敏度,为LIBS技术应用于水体中重金属快速检测提供了依据。     

工作参数对激光诱导玻璃等离子体特性的影响

采用波长532 nm的Nd:YAG纳秒激光器激发诱导空气中的玻璃,由高分辨率的光谱仪和ICCD对等离子体发射光谱采集和实现光电转换.以Si I 288.20 nm、Ca II 393.37 nm两条谱线作为分析线,研究ICCD门延迟,ICCD门宽、聚焦透镜到样品表面的距离(LTSD)对等离子体信号强度和信噪比的影响,确定最优化的实验参数:ICCD门宽1400 ns,ICCD门延迟500 ns,LTSD为84.5 mm.在最优化的实验条件下以Ca元素的六条离子谱线(315.89 nm, 317.93 nm, 370.60 nm, 373.69 nm, 393.37 nm, 396.85 nm)为分析线,计算得到玻璃等离子体的电子温度和电子密度分别20060 K, 8.256×10~(16) cm~(-3).     

时间分辨飞秒激光诱导击穿光谱的设计与研究

激光诱导击穿光谱(LIBS)具有样品无需预处理,操作简单,分析快速等优点,已在多个领域获得应用。实验搭建了飞秒激光诱导击穿光谱(Fs-LIBS)装置,使用波长800 nm,脉宽100 fs的飞秒激光器作为激发光源,门控ICCD作为检测器。LIBS用于检测静态液体时会发生液体波动飞溅等问题,信号较差,该实验以液体射流的方式进样,以NaCl标准溶液为模型体相,Na(Ⅰ) 589.0 nm为分析线进行测试。该实验采用时间分辨LIBS的方法,考察了飞秒激光作用于样品后的LIBS发射光谱随时间的演化,发现在激光脉冲作用于样品表面40 ns后Na原子发射谱线达到最强,信背比也同时达到最大值。表明飞秒脉冲激发的LIBS可以通过时间分辨,有效消除宽带背景发射的影响,更高效地对样品中的待测目标进行检测。研究了激光激发功率、 ICCD门宽、激光焦点到样品表面距离等实验条件对LIBS信号强度和信噪比的影响,并优化了实验参数。在延迟时间40 ns、激发功率100 mW、门宽5μs、焦点位于样品前表面的最佳实验条件下,测试了海水样品的LIBS光谱和Na含量,检测了不同浓度NaCl标准溶液,并绘制了Na(Ⅰ) 5...     

准东煤中碱金属含量的LIBS激光测量

电站锅炉燃用准东煤后存在的严重结渣、积灰等问题跟煤中高含量的碱金属(Na,K)有关。采用化学方法对准东煤进行处理以制取一定碱金属含量范围的煤样本,采用激光诱导击穿光谱(LIBS)技术对准东煤的Na,K含量进行定标与预测。结果表明:LIBS技术对Na,K元素的测量具有较高的灵敏度、较低的检测极限和较小的预测误差均方根(RMSEP)。尽管元素含量较低时,LIBS测量数据的相对标准偏差(RSD)较大,但当元素含量达到一定值后,其RSD趋于稳定,通过大量的重复测量可以保证测量的正确性。由于LIBS技术本身有快速同位测量的优点,因此LIBS可以作为在线测量煤中碱金属含量的一种手段。     

土壤中铜元素的激光诱导击穿光谱测量分析

本文采用波长为532 nm的Nd:YAG单脉冲纳秒激光器诱导激发土壤(样品土壤来自蚌埠学院校园),并分析测量了土壤中铜元素的激光诱导击穿光谱特性.以铜元素的特征谱线Cu(393.3 nm)作为分析线,优化了实验参数增强型光电耦合器件(ICCD)门宽,ICCD门延迟对等离子体信号的影响,并在优化后的实验条件下测量分析了土壤中的金属元素种类.实验结果表明优化后的实验参数:ICCD门宽500ns,ICCD门延迟500 ns;在该优化条件下检测到样品土壤中含有金属元素:Fe, Cr, Ca, Mg, Cu, Al, Mn.     

水体重金属LIBS多元素测量参数优化方法研究

激光诱导击穿光谱(LIBS)方法的优势之一就是可多元素同时检测。为获得水体重金属LIBS多元素测量时的综合最佳信号输出,本文利用BP神经网络拟合Pb,Cu和Ni三种元素特征谱线信背比(S/B)与延时门宽之间的数值关系,同时采用DM设计实验数据作为校验样本,保证BP神经网络模型的泛化能力。基于上述数值模型利用遗传算法优化延时门宽两个测量参数,定义了适应度函数,得到延时门宽为(15.5和21.5 μs)时,取最小值0.102 4,此时三种元素综合信背比最大,对比实验进一步验证了优化效果。神经网络结合遗传算法的优化方法提高了水体重金属LIBS多元素测量时的综合信背比,研究方法也为更多参数更多响应的实验系统优化提供了参考。     

原子发射双谱线法测火焰温度的实验研究

通过光谱仪测量火焰中K(766.5,769.9 nm)原子发射谱线的相对强度比来获得火焰温度。介绍了测量原理、测量方法、实验系统。在黑体炉炉膛达到热力学平衡状态下,进行原子发射双谱线法和热电偶测温的对比实验,结果两种方法所测温度相关性较好,实验证明了该方法的可行性。用该方法测量煤粉和木材的火焰温度,结果和实际相符合。     

Analysis of Aluminum Dust Cloud Combustion Using Flame Emission Spectroscopy

In this study, aluminum flame analysis was researched in order to develop a measurement method for high-energy-density metal aluminum dust cloud combustion, and the flame temperature and UV-VIS-IR emission spectra were precisely measured using a spectrometer. Because the micron-sized aluminum flame temperature was higher than 2 400 K, Flame temperature was measured by a non-contact optical technique, namely, a modified two-color method using 520 and 640 nm light, as well as by a polychromatic fitting method. These methods were applied experimentally after accurate calibration. The flame temperature was identified to be higher than 2 400 K using both methods. By analyzing the emission spectra, we could identify AlO radicals, which occur dominantly in aluminum combustion. This study paves the way for realization of a measurement technique for aluminum dust cloud combustion flames, and it will be applied in the aluminum combustors that are in development for military purposes.     

三维光谱学--二维红外光谱和时间分辨光谱

本文介绍了一类重要的光谱学分析方法-三维光谱学方法,对其中的时间分辨光谱和二维红外光谱作了详细的介绍,包括它们的基本原理、获取谱图的方法、谱图的性质等.介绍了二维红外光谱方法在光谱学分析中的一些应用领域.三维光谱分析方法已经成为光谱分析中重要的研究方法之一.     

Sensitivity Advantage of QCL Tunable-Laser Mid-Infrared Spectroscopy Over FTIR Spectroscopy

Abstract

Interest in mid-infrared spectroscopy instrumentation beyond classical FTIR using a thermal light source has increased dramatically in recent years. Synchrotron, supercontinuum, and external-cavity quantum cascade laser light sources are emerging as viable alternatives to the traditional thermal black-body emitter (Globar), especially for remote interrogation of samples (“stand-off” detection) and for hyperspectral imaging at diffraction-limited spatial resolution (“microspectroscopy”). It is thus timely to rigorously consider the relative merits of these different light sources for such applications. We study the theoretical maximum achievable signal-to-noise ratio (SNR) of FTIR using synchrotron or supercontinuum light vs. that of a tunable quantum cascade laser, by reinterpreting an important result that is well known in near-infrared optical coherence tomography imaging. We rigorously show that mid-infrared spectra can be acquired up to 1000 times faster—using the same detected light intensity, the same detector noise level, and without loss of SNR—using the tunable quantum cascade laser as compared with the FTIR approach using synchrotron or supercontinuum light. We experimentally demonstrate the effect using a novel, rapidly tunable quantum cascade laser that acquires spectra at rates of up to 400 per second. We also estimate the maximum potential spectral acquisition rate of our prototype system to be 100,000 per second.     

Studies on Temporal Resolution Characteristics of Flame Temperature for Flame Atomic Absorption Spectroscopy

In this paper we report a method and experiment system developed by us to useful for temporal and spatial temperature distribution of the flame for atomic obsorption spectroscopy in detail. The method and system principle is based on the modified sodium line reversal method. The studies on temporal (20–50 μsec range) and spatial (π 1mm) resolution of the flame temperature aim at establishing optimum analysis conditions and improving analysis characteristics of flame atomic absorption/emission spectroscopy.     

磁旋转腔增强光谱技术

为了提高吸收光谱的探测灵敏度,在弱吸收或短光程吸收的情况下实现高灵敏探测,将腔增强光谱技术与磁旋转光谱技术有效地结合起来,发展了高灵敏的磁旋转腔增强吸收光谱技术,并通过测量O2 的三重禁戒跃迁谱线验证了该技术的探测灵敏度。实验采用环型增强腔,以避免光束的返回对激光器的干扰。给出了腔的耦合匹配条件,以及镜面反射率、腔损耗对增强因子的影响;同时也给出了在实验中对光谱信号的处理方法。测量结果表明,在谐振腔精细度为F=48,腔内总损耗为13%,以及腔镜的耦合效率为 95%的情况下,对 O2 分子最小相对吸收度约为4.5×10-8(1 s积分时间)。     

Repetitive Wavelength Scanning in Qualitative and Quantitative Flame Emission Spectroscopy

The use of repetitive wavelength scanning in qualitative and quantitative flame emission spectroscopy is reported. A repetitive scan is superimposed on a continuous scan and the resulting signal passed through an a.c. signal processing system. Flame background radiation is strongly attenuated and atomic emission lines and sharp bandheads appear as sinusoidal waveforms.

This technique facilitates the identification of atomic emission lines and quantitative scanning atomic emission spectroscopy.     

同步辐射穆斯堡尔谱学

同步辐射穆斯堡尔谱自从1985年取得突破后, 经历了20多年的长足发展, 已经成为穆斯堡尔谱学的一个成熟的分支。 目前同步辐射穆斯堡尔谱学由两个部分构成: 基于相干核共振散射机制的时域穆斯堡尔谱学和基于非相干非弹性核共振散射机制的X射线谱学。 第三代同步加速器的出现促进了时域穆斯堡尔谱学的发展, 测量得到穆斯堡尔激发态寿命τ期间衰变计数率与时间的关系, 观测到一些有趣的现象。 同步辐射穆斯堡尔谱既能做常规透射谱学研究, 测量各种超精细相互作用及f_LM, δ_SOD等穆斯堡尔参数, 也能利用非弹性核共振散射测量固体的声子谱, 并且也能测出f_LM和 δ_SOD及力常数等, 时域谱和非相干谱的测量精度都高于常规穆斯堡尔谱。 The idea of using synchrotron radiation as a Mössbauer source experienced a breakthrough in 1985, followed by steady development for more than 20 years. Synchrotron Mössbauer spectroscopy consists of two areas. The first one is the so called time domain Mössbauer spectroscopy based on coherent nuclear resonant scattering which permits determination of hyperfine interactions and other Mössbauer parameters such as f_LM and δ_SOD. The other is incoherent nuclear resonant inelastic X ray scattering, which provides vibration information of atoms in a solid, i.e., the phonon density of states. All the experiments have better accuracy than that obtained in conventional Mssbauer spectroscopy.     

Photoelectron Spectroscopy, Photoionization Mass Spectroscopy, and Theoretical Study on CCl3SSCN

通过一种简单的方式产生了CCl3SSCN,并利用光电子能谱(PES)和光电离质谱(PIMS)对该化合物进行了表征．通过理论计算得知, 该分子围绕S－S键的二面角为91.4 o ． 这种扭曲结构是S－S键上的孤对电子的相互作用导致的．电离后基态的自由基离子CCl3SSCN￠+呈平面的反式构象(δCSSC=180o),且具有Cs对称性．CCl3SSCN分子的最高占据轨道(HOMO)为硫原子的3p孤对电子轨道：3pπf51a(nS(CCl3S))g-1. 实验得到的该分子的第一垂直电离能为10.40 eV．     

超支化聚酰胺接枝壳聚糖的制备及其对重金属和染料吸附的光谱分析

以戊二醛（GLA）为交联剂，将超支化聚酰胺（PAMAM）与壳聚糖（CS）相交联，制备出新型的超支化聚酰胺接枝壳聚糖（CS-PAMAM）吸附剂。通过扫描电子显微镜、红外光谱对改性吸附剂进行形貌和结构表征。结合火焰原子吸收光谱法（FASS）和紫外分光光度法（UV-Vis）研究其对孔雀石绿（MG）、日落黄（SY）和Cu(Ⅱ)的吸附性能。讨论了实验条件对吸附效率的影响，优化了实验操作参数（pH值分别为7.0，2.0和6.0；吸附时间分别为60，60和30 min）。在最佳条件下，其对孔雀石绿（MG）、日落黄（SY）和Cu(Ⅱ)最大吸附容量分别为515.30，201.79和80.00 mg·g-1，相比目前的文献报道，具有一定的优势。吸附基本符合Langmuir方程。