1 黄冈师范学院物理与电信学院, 湖北 黄冈 438000
2 中国科学院安徽光学精密机械研究所环境光学与技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
为了提高土壤重金属激光诱导击穿光谱(LIBS)光谱稳定性和定量反演准确性, 设计了半球形空间约束结构,研究了重金属LIBS光谱相对标准偏差(RSD)和预测相对误差(REP)。采用多次平均和内标法对光谱数据进行处理, 增加脉冲次数和内标法使光谱RSD分别降低1.59%和3.65%,提高了光谱稳定性。对比分析了单变量和最小偏二乘法(PLS)方法下样品 浓度的REP,四条特征谱线CrI:357.869 nm、CrI:359.349 nm、CrI:425.435 nm和CrI:427.480 nm单变量方法对样品 的REP 分别为9.42%、8.43%、6.16%和7.79%, 4种变量组合下PLS对样品的REP分别为3.70%、4.10%、4.83%和4.67%。PLS方法 最大使得样品REP减小5.72%,提高了定量反演的准确性。以上研究结果为提高土壤重金属LIBS分析能力提供了数据和方法支持。
光谱学 土壤重金属 激光诱导击穿光谱 半球形约束 偏最小二乘法 spectroscopy heavy metal in soil laser-induced breakdown spectroscopy hemispherical constraint partial least squares
1 黄冈师范学院电子信息学院， 湖北 黄冈 438000
2 中国科学院安徽光学精密机械研究所环境光学与技术重点实验室， 安徽 合肥 230031
为提高土壤重金属激光诱导击穿光谱(LIBS)特征谱线的信背比(SBR)和稳定性，并降低元素检测限，研究了土壤LIBS连续背景辐射以及Fe、Pb、Ca、Mg等4种元素特征分立谱线的偏振特性，对比分析了有、无偏振条件下元素特征谱线的相对标准偏差(RSD)、SBR与检测限。结果表明：4种元素的特征谱线Fe Ⅰ：404.581 nm、Pb Ⅰ：405.780 nm、Ca Ⅰ：422.670 nm和Mg Ⅰ：518.361 nm及其相应连续背景辐射的偏振度分别为0.27、0.17、0.25、0.23和0.70、0.64、0.69、0.67。偏振分辨LIBS(PRLIBS)技术使得4条特征谱线Fe Ⅰ：404.581 nm、Pb Ⅰ：405.780 nm、Ca Ⅰ：422.670 nm和Mg Ⅰ：518.361 nm的RSD分别降低了3.28％、2.2％、3.24％和1.34％。PRLIBS技术有效抑制了连续背景辐射，4种元素特征谱线的SBR分别提高了5.59、5.67、5.30、7.35倍。在有、无偏振条件下，Pb元素的检测限分别为17.4×10-6和39.4×10-6，偏振条件下的检测限为无偏振条件下的44%。以上研究结果为进一步提升土壤重金属的LIBS定量分析能力提供了数据支撑。
光谱学 土壤重金属 激光诱导击穿光谱 偏振 信背比 检测限
