论文部分内容阅读
激光诱导击穿光谱(LIBS)属于原子发射光谱分析方法中的一种,可用于识别各态样品(气态,液态,固态)的元素成分,是目前仅有的一种几乎能够检测任何环境下所有元素的光谱检测方法。基于其高效、简单、专一及能够远程实时在线测量等优势,LIBS技术已被广泛应用于化学分析、工业、环境、生物工程等诸多领域。但是LIBS技术在分子成分识别和检测,尤其是有机物样品的定量检测和鉴别方面的应用还处于探索研究阶段,没有成熟的方法。木文尝试利用LIBS技术进行醇类有机物的定性分子识别和定量测定的方案研究。通过标定醇类分子特征元素的相对谱线强度和强度比,验证了醇类有机物的定性识别和定量分析LIBS方案的可行性。提出了特征元素谱线强度比作为同系醇类有机物的LIBS定性识别指标。首先以光谱信噪比为依据,对比研究了不同背景气体、延迟时间及光路参数等因素对特征谱线强度的影响,确定了信噪比最优的实验条件。在最优实验条件下,测量了不同激光能量激发的激光击穿等离子体中甲醇、乙醇、丙醇及丁醇等有机物样品的特征谱线相对光谱强度,基于同系物分子碳氢氧原子数目不同和激光击穿等离子体的局域热平衡特性,采用相对光谱强度比值C/H及C/O作为判定指标,能够较好实现醇类定性鉴别。为了进行定量检测,以甲醇及乙醇蒸汽作为标准样品,通过构建两组不同的特征判定指标,建立了LIBS痕量同系醇类有机物的定量检测定标曲线。一个判定指标是特征谱线H (656.35nm)与C (247.85nm)的相对光谱强度比(H/C),另一个是特征谱线C(247.85nm)和Ar (866.66nm)或者H (656.35nm)和Ar (866.66nm)相对光谱强度比。激光脉冲能量范围在200mJ到300mJ之间,样品浓度低于1300ppm时,对于一种醇类分子,其H/C几乎保持一个恒定的值而与样品浓度及能量无关,对应甲醇、乙醇的H/C值分别约为34和23,这表明此指标可用于醇类同系物鉴别。样品浓度低于1300ppm时,C/Ar和H/Ar与样品浓度均呈现良好的线性关系,说明了此指标定可用于醇类同系物定量检测。当激光脉冲能不同时,特征谱线的信噪比不同,能量越大,信噪比越高。由此,脉冲激光能量为300mJ时,利用C/Ar,可实现的样品检测下限为140ppm。