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激光诱导击穿光谱的应用领域从钢生产线、煤炭生产线扩展到农副产品、水质、土壤以及工业污染物等领域。本文利用LIBS技术,采用由调Q脉冲Nd:YAG激光器、中阶梯光栅光谱仪和ICCD光电检测器等组成的LIBS检测系统,快速检测玻璃、皮革和水稻三种材质中的金属元素含量,优化激光能量、延迟时间和焦深等实验参数,提取光谱信息,结合自由定标法和强度浓度定标法定量分析皮革和水稻中的微量重金属元素含量,进一步拓宽LIBS在纺织业以及农产品安全领域的应用,主要内容如下:1、以玻璃中主要元素Si和Ba为探测目标。以质检院提供的四类标准玻璃作为检测样品初步建立LIBS光谱探测方案。根据美国NIST数据信息库所提供的原子谱线信息,确立Si和Ba的特征谱线,然后优化影响其光谱强度的实验条件,包括激光能量、延迟时间、焦深,多次重复试验实验获取Si和Ba的最佳采集参数为激光能量150mJ,延迟时间0.5μs,焦深2mm。2、以皮革中微量重金属元素Pb和Cr为探测目标。优化实验装置,设计新型旋转样品台装置解决由于皮革样品材质软薄,小功率激光无法激发原子光谱,大功率激光容易在原子光谱激发前击穿样品的难题。优化试验参数,重复采集质检院提供三十个皮革样品中Pb和Cr的特征谱线图,综合获取最佳参数激光能量125mJ,延迟时间2μs,焦深1mm。提取光谱信息定量分析。采用自由定标法定量分析模型,建立皮革样品中Pb和Cr的玻尔兹曼曲线,归一化浓度定量测得Pb和Cr元素含量。比对AAS法测到实际含量,分析自由定标法的检测精度与误差,Pb含量分析相对标准偏差在3.22%7.66%之间,Cr含量分析相对标准偏差12.19%14.00%之间。采用数理统计T检验法分析LIBS结合自由定标法测得结果与原子吸收光谱法测得结果表明无明显差异。3、以水稻中微量重金属元素Cd为探测目标。建立两种镉处理样品方案,其一采用土壤镉处理水稻样本方案,温室培育一期水稻,对水稻的根,茎、叶,节、穗进行LIBS检测,由于水稻样品吸收微量重金属元素Cd,其含量由于达到LIBS光谱仪的检测极限;其二进行人为氯化镉溶液浸泡水稻的Cd元素添加方案,采用200,400,600,800,1000μg/g五个不同浓度梯度CdCl2溶液浸泡法Cd处理大米颗粒,获得Cd@340.46nm,Cd@346.62nm和Cd@361.05nm三条特征谱线的LIBS光谱图。优化实验参数,通过实验分析得到水稻样品中Cd元素的最佳参数为120mJ激光能量,1.7μs延迟时间;对获取的谱线筛选重金属元素Cd的特征光谱信息,构造Cd的光谱强度与AAS法测得的实际浓度值两者的定量分析模型,分析并比对一元二次和一元一次线性回归两种定量拟合模型的拟合程度,其拟合误差范围分别为0.67%7.3%和9.6%16.9%,验证了LIBS定量检测水稻中微量重金属元素的可行性。