大气污染是当前世界各国普遍关注的问题之一。它不仅给经济发展和环境保护带来了巨大困难，而且还严重影响人类的健康。二氧化硫是一种常见的大气污染物，主要来源于燃烧含硫燃料(如煤和石油)。要想防治和消除二氧化硫对大气造成的污染，首先要精确探测二氧化硫在大气中的浓度。 本论文介绍了几种主要大气污染检测技术的原理和应用，报道了用激光诱导荧光技术的实验结果。 二氧化硫在紫外区有三个较强的吸收带：190—230 nm，250—320nm 和 340—390nm。结合实验室所具备的实验条件，选取波长为 300nm激光作为激发光进行荧光光谱分析。在实验中，将 5 个样品池内分别充入不同配比的二氧化硫和氮气，其二氧化硫浓度为 2ppm, 20ppm，50ppm，100ppm，150ppm；所有实验均在室温、一个标准大气压的条件下完成。图 1 为实验装置图。我们采用可调谐 OPO 脉冲激光系统（Continuum Sunlite EX ，U.S.A），（脉宽为 6ns，重复频率是 10Hz）产生的波长为 300nm 激光作为激发光，记录波长从 280—616nm 的荧光发射谱。激光束通过小孔光阑和四棱镜后，经一焦距为 16cm 的石英透镜会聚在样品池中心处。我们在垂直于入射光方向收集荧光，用半径 4cm、焦距 10cm 的石英透镜使收集到的荧光会聚在单色仪（北京第二光学仪器厂，WDP500—2A 型平面光栅型）1mm 宽的入射狭缝上。单色仪出射狭缝处配有将光信号转换成电信号的 Hamamatsu - 63 -<WP=65>吉林大学硕士学位论文R3896 光电倍增管。用 BOXCAR（Stanford Research Systems， IncU.S.A）积分器采集来自光电倍增管的输出信号，然后通过一根同轴导线将数据传送到个人电脑记录荧光发射谱。同时用一个 500MHz 数字示波器（Tektronix，Inc ，TDS 620B，U.S.A）观察相应的荧光衰减曲线。 Fig.1 experimental setup of detecting SO2 concentration 0.7 300nm 0.6 0.5 364.0nm )v 0.4 e( agtlov 0.3 600nm 0.2 0.1 0.0 -0.1 250 300 350 400 450 500 550 600 650 wavelength(nm) - 64 -<WP=66>吉林大学硕士学位论文 Fig.2 emission spectrum of SO2 excited at 300.0nm图 2是浓度为 50ppm的二氧化硫样品在300nm 的激发光作用下记录的荧光发射谱线。所用激光脉冲的能量是 2mJ。利用此图可对二氧化硫作定性检测。我们经过多次实验记录不同浓度样品的荧光发射谱。并对谱图的数据分析处理，采用面积比较的方法分析浓度与强度的关系，线性拟合作图。最后我们得到一条二氧化硫浓度和荧光强度关系的直线。 B 1.0 Data1B 0.9 0.8 0.7 0.6 ity ns 0.5 te In0.4 0.3 0.2 0.1 0 20 40 60 80 100 120 140 160 Concentration(ppm) Fig.3 fit curve of the data由图 3 线性拟合得到荧光强度与二氧化硫浓度关系表达式： I = 0.00557 C + 0.11311 f （1）即当浓度 C=0 时，荧光强度 If为 0.11311。但是从荧光定量分析理 - 65 -<WP=67>吉林大学硕士学位论文论知：荧光强度与浓度的关系式为 If = KC (2) 对比两个表达式看出，我们实验结果拟合的表达式中有常数项（0，11311），这是因为实验中有系统误差的存在。如背景光和噪声等，这是不可避免的。 实验中我们对同一样品多次做实验，来研究检测的优化条件，我们探讨了单色仪狭缝和采集的荧光信号强度的关系。最终认为选择 1毫米的狭缝宽度对本次实验是适宜的。并对双通道取样积分器在本次实验中的应用必要性进行了研究。实验中对激发光束分光处理，记录荧光信号的同时记录激光信号，发现激光的稳定性高于 95％，所以只需用一通道取样积分器记录荧光信号。 通过实验我们得到结论：用激光诱导荧光检测方法二氧化硫的浓度是可行的。下一步我们的工作应该是如何把我们的实验成果转化为产品投入市场，检测大气中二氧化硫的浓度，控制污染，造福人类。