为提高激光诱导击穿光谱技术 (LIBS) 对水中重金属元素含量的检测精确度, 将 LIBS 技术分别与单变量定标 (SVCC) 和偏最小二乘法 (PLS) 分析方法相结合, 对 Cr、Mn、Ca 混合水溶液中的金属元素进行了定量分析。利用 PLS-LIBS 技术研究了样品中共存元素对分析元素的影响, 研究结果表明分析元素的检测精确度受共存元素的影响较大, 将共存元素与分析元素的分析线强度同时作为 PLS 模型的输入变量, 得到的分析元素浓度总预测相对误差明显减小。利用 SVCC-LIBS 方法检测 Cr、Mn、Ca 元素的浓度总预测相对误差分别为 14.3%、8.46%、6.35%, 而利用 PLS-LIBS 方法各相对误差分别改善至 2.30%、0.74%、0.03%, 其中 Mn 元素的浓度预测相关曲线线性度 R2 由 SVCC-LIBS 方法的 0.985 改善至 0.999, 表明 PLS-LIBS 技术能有效提高混合水溶液中微量金属元素的检测精确度。

在激光诱导击穿光谱(LIBS)技术中，离焦量的选取对LIBS的探测灵敏度具有重要影响。LIBS光谱强度最大时对应的最佳离焦量具有基质效应，不同物理特性的金属基质样品具有不同的最佳离焦量。通过实验测定了12个物理性质有明显差异的高纯金属样品的最佳离焦量，初步推测了最佳离焦量与金属基质元素物理特性参数之间的关联，所得结论支持前期LIBS击穿阈值的研究结果。本文研究结果表明金属基质元素的力学、光学、电学和热学特性对最佳离焦量有影响，尤其是基质金属元素的热导率和比热容对最佳离焦量影响很大，且都与最佳离焦量正向关联。本文依据基质元素物理特性参数的本质对最佳离焦量的基质效应机理进行了合理分析，分析结果对进一步理解LIBS技术中的基质效应机理和修正基质效应提供了基础支撑。

为了揭示液相基质激光诱导击穿光谱(LIBS)与固相基质LIBS特性差异的产生机理,采用液体射流取样技术,利用脉冲激光烧蚀CrCl₃水溶液产生激光等离子体,研究了等离子体中Cr元素发射光谱、等离子体电子温度和电子密度的空间演化特性。结果表明:相对于固相基质等离子体,液相基质激光等离子体存在明显不同的空间演化特性,在激光束传播方向上,等离子体可以沿着激光束传播方向膨胀至距离射流表面0.8 mm处;等离子体羽发光区域的线径较小,约为3.2 mm;离子谱线与原子谱线的峰值强度出现在不同位置,分别距离射流表面0.8 mm和0.4 mm;等离子体的电子温度低,电子密度值小,在激光束传播方向上两者的变化范围分别为2939~3611 K和0.0149×10 ¹⁴~4.86×10 ¹⁴ cm ^-3,且在离射流表面0.8 mm处达到最大值;与固相基质等离子体类似,液相基质等离子体的发射光谱、电子温度和电子密度的空间演化特性具有较好的空间对称性。

为提高液相基质激光诱导击穿光谱(LIBS)技术的检测灵敏度,必须优化光谱探测系统的关键实验参数。采用液体射流取样技术,以混合水溶液中Pb、Cr、Cd、Mn、Ca、Al等金属元素已选定的分析线为研究对象,以金属元素LIBS信号的信噪比最大化为优化标准,在增强型电荷耦合器件(ICCD)门宽为0.3 μs条件下,对激光脉冲能量、ICCD门延时、液体样品流速等关键系统参数进行了优化,结果分别为50 mJ、2.0 μs和40 mL/min。

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。

利用自建的液相射流和双脉冲激光诱导击穿光谱技术(LIBS)实验装置，测定了AlCl3水溶液和混合溶液中Al元素的单脉冲和双脉冲激光诱导击穿光谱，给出了单、双脉冲下的最优LIBS实验参数，在最优化实验条件下，得到AlCl3水溶液和混合溶液中Al元素质量分数的单、双脉冲LIBS检测限分别为26.79×10-6、28.85×10-6和11.93×10-6、14.46 ×10-6，双脉冲LIBS检测灵敏度比单脉冲明显提高。

在大气环境下利用脉宽为30 fs,波长为800 nm的飞秒激光,测定了激光诱导Ni等离子体的时间分辨发射光谱。由测定的谱线相对强度得到了等离子体的电子温度以及电子温度的时间演化特性。同时,还测定了等离子体中Ni原子发射光谱线斯塔克展宽和斯塔克线移的时间演化特性。结果表明,当延时在110-610 ns范围内变化时,等离子体的电子温度变化范围为7500-4500 K,这与纳秒激光诱导等离子体的动力学特性有很大的不同。

本文系统地研究了靶点位置、激光功率密度以及缓冲气体对铅黄铜样品中激光诱导击穿谱(LIBS)特性的影响;并分析了不同环境气体下LIBS信号的时间分辨特性,确定了将LIBS用于铅黄铜合金样品杂质元素定量分析时的最佳实验条件.

本文报道了在280～286.5 nm区域内,通过共振增强多光子电离-时间飞行质谱和质量选择光电离激发谱对二甲基硫分子的光电离和光解离通道进行了研究.实验结果表明,在280～286.5 nm区域内,二甲基硫分子以母体分子的电离通道为主,即首先电离生成母体离子然后母体离子再解离生成碎片离子.

激光诱导击穿光谱(LIBS)技术已成功地对固体样品和气相样品中的重金属痕量元素进行了定性或半定量分析。为对液体基质的重金属元素进行痕量分析, 使用实验中容易实现的单脉冲激光诱导击穿光谱技术,测定了AlCl3水溶液的激光诱导击穿光谱。系统地研究了溶液中Al原子激光诱导击穿光谱信号的时间演化特性、激光能量对激光诱导击穿光谱信号的影响和激光诱导击穿光谱用于液体中AlCl3痕量分析的检测限。实验结果表明,此方法所适用的激光能量比前人所做实验的激光能量小,只需50 mJ左右,这使得实验条件更容易得到满足,同时得到了一个较高的液体样品的激光诱导击穿光谱信号检测限。实验还表明,液体激光诱导击穿光谱信号存在特有的时间演化特性,其激光诱导击穿光谱信号的寿命相对于固体样品激光诱导击穿光谱信号来说比较短,只有30 ns左右,同时激光诱导击穿光谱信号强度上升和衰减也比较迅速。