气溶胶中锶元素的监测对于大气污染防治和工业设施排放监控具有重要意义。激光诱导等离子体光谱技术具有无需采样预处理、可原位快速检测等优势，在环境介质成分直接在线监测方面具有极大的应用潜力。介绍了基于实验室搭建的LIPS装置开展的气溶胶中锶元素的直接探测工作。利用整体平均法对气溶胶等离子体进行光谱分析，结果显示实验装置对锶元素的检测限为809 μg/m3。对于低密度气溶胶光谱，条件分析法可以将平均光谱的信噪比提升8倍。基于实验结果讨论了含锶气溶胶统计学特性和数据分析方法的影响。气溶胶中颗粒物的密度对等离子体温度的影响极小，光谱强度变化直接反应了激光激发气溶胶颗粒物的数量。通过对条件分析法使用范围的讨论，提出在测量周期内利用累计光谱取代平均光谱，可将系统的灵敏度提升近3个数量级。实验装置的检测限达到1.3 μg/m3，初步满足工业排放监测的需求。
激光诱导等离子体光谱 气溶胶 锶 条件分析 laser-induced plasma spectroscopy aerosol analysis Sr conditional analysis 光学 精密工程
2023, 31(19): 2827
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所， 吉林 长春130033
2 中国科学院大学， 北京100049
激光诱导等离子体光谱分析技术是一种非接触式实时检测技术，它已成为一种新兴的物质成分与浓度分析手段，并在工业生产等领域有着重要应用。为了使激光诱导等离子体光谱分析技术在极短的时间内同时获得全面的光谱信息，本文设计了一款波段范围为180~400 nm的轻小型中阶梯光栅光谱仪。通过分析其光学性能，确定了系统的结构参数，并对像差进行了分析校正。对汞灯特征光谱进行了测试标定，仪器光谱分辨率在253652 nm处可达0.036 8 nm，满足激光诱导光谱分析技术对仪器光学性能的需求。
激光诱导等离子体光谱分析 中阶梯光栅光谱仪 中阶梯光栅 laser induced breakdown spectroscopy LIBS LIBS echelle spectrograph echelle grating
1 河北联合大学电气工程学院, 河北 唐山 063000
2 石家庄优安捷机电测试技术有限公司, 河北 石家庄 050000
将激光诱导等离子体光谱技术(LIBS)用于钢液在线定量分析，由于基体效应严重影响其精确度，因此在定量分析中应尽量降低基体效应对待测元素的影响。内标法是LIBS定量分析最常见的方法，该方法可以部分消除测量过程中基体效应的影响，但只适用于样本组成简单的情形，对于多元素待测样本中的基体效应无法有效校正，采用一般基体校正法无法实现钢液的实时在线定量分析，后续数据处理工作量较大，不适宜应用于现场。为此提出运用改进线性回归方程的基体校正法再结合Mathematica简短的计算程序，能有效对LIBS钢液在线定量分析进行基体校正，并且通过实验验证了此方法的可行性。
激光技术 激光诱导等离子体光谱 钢液在线定量分析 内标法 基体校正法 激光与光电子学进展
2013, 50(3): 031406
1 江苏大学 机械工程学院, 江苏 镇江 212013
2 Department of Physics, Guelph-Waterloo Physics Institute, University of Waterloo, Waterloo, Ontario N2L 3G1, Canada
利用波长为1064 nm，最大能量为500 mJ的 Nd：YAG脉冲激光器对紫铜进行冲击，并且改变激光能量，获得一系列等离子体特征谱线，结果表明：本实验条件下，获得铜原子谱线不完整，只有5条明显激发谱线，分别为：CuⅠ 406.33 nm, CuⅠ 458.69 nm, CuⅠ 521.8 nm, CuⅠ 529.25 nm, CuⅠ 578.2 nm。根据跃迁原理，得出激光不能使铜原子完全受到激发；选取CuⅠ 521.8 nm原子光谱与CuⅠ 578.2 nm的原子光谱谱线线型作为分析对象，发现其展宽线型不同，分别为Lorenz线型与Gauss线型。通过对应线型曲线方程分析得出，同一原子光谱不同波段对应形成光谱展宽机制不同。
激光诱导等离子体光谱 紫铜 特征谱线 谱线展宽 laser-induced breakdown spectroscopy red copper characteristic spectral line characteristic line broadening
1 中国科学技术大学光学与光学工程系,安徽 合肥 230026
2 中国科学技术大学国家同步辐射实验室,安徽 合肥 230029
激光诱导等离子体光谱法作为一种新兴的元素成份分析方法近年受到广泛关注, 采用这种方法可以快速对物体进行元素成分的定量分析。在实验中用激光诱导等离子体光谱法 (LIPS) 来 测量碳钢中的碳含量。将Nd:YAG激光器发射的激光聚焦到样品表面产生等离子体,选择等离子体发射光谱中的193.09 nm碳 谱线进行分析。得到固态碳钢样品碳含量的定标曲线,检测限为460 ppm。这个结果说明LIPS方法可以用于钢铁中元素 成份的直接定量测量。
光谱学 激光诱导等离子体光谱 定量分析 定标曲线 碳钢 spectroscopy laser induced plasma spectroscopy quantitative analysis calibration curve carbon steel
量子光学与光量子器件国家重点实验室, 山西大学物理电子工程学院, 山西 太原 030006
利用激光诱导等离子体光谱(LIPS)技术实现对燃煤电厂输煤管中煤质的在线检测对于提高锅炉燃烧效率具有重要的现实意义，但对煤中氧含量的测量却是个难题。提出了一种新的数据处理方法，主要包括内标法、最佳分析线选择法、温度校正法及多线法等，来提高对煤中氧含量定量分析的准确性和重复性。实验中先通过8组煤样获得了煤中氧的定标方程，然后又利用其它6组煤样来验证该定标方程的准确性。实验结果表明，利用本数据处理方法对煤中氧含量测量的绝对误差小于1.1%，多次测量的相对标准偏差(RSD)小于5.9%，显示了较高的测量精度和重复性。
光谱学 煤中氧含量定量分析 激光诱导等离子体光谱 内标法 温度校正 spectroscopy quantitative analysis of oxygen in coal laser-induced plasma spectroscopy internal normalization temperature correction
1 中国科学技术大学光学与光学工程系,安徽 合肥 230026
2 中国科学技术大学精密机械与精密仪器系,安徽 合肥 23002
以波长1064 nm的 Nd:YAG 调Q激光束为激发光源,对铜、镁铝合金和钢等金属材料的激光诱导等离子体 光谱 (Lips) 进行了实验探测,并分析了延迟时间、环境气体等因素对元素光谱特性的影响。适当的延迟 时间和氩气环境能显著地改善谱线的信噪比,从而提高元素含量分析的精度。
激光诱导等离子体光谱 延迟时间 环境气体 元素识别 laser-induced plasma spectroscopy delay time ambient atmosphere elemental recognition
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所中国科学院环境光学与技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 合肥工业大学仪器科学与光电工程学院, 安徽 合肥 230009
激光诱导等离子体光谱技术具有快速、实时、可在线分析多种物质元素等诸多优点,使其在土壤元素检测中显示出巨大的潜力和优越性。实验测定了土壤的激光诱导等离子光谱, 对光谱特性进行了分析。对土壤重金属元素激光诱导等离子光谱检测方法进行了研究, 得到了Cu,Zn,Cr,Ni,Pb和Cd等6种金属元素的定标曲线, 并分析了各元素的检测限。研究表明, 激光诱导等离子体光谱方法能够满足土壤重金属污染检测的灵敏度需要。
光谱学 激光诱导等离子体光谱 土壤 重金属 检测
中国科学院上海技术物理研究所, 上海 200083
阐述了激光诱导等离子体光谱技术的物理机制, 分析了气压影响激光诱导等离子体光谱探测的机制和规律, 建立了低气压环境下进行激光诱导等离子体光谱探测的试验装置, 开展了不同等级低气压环境下的试验研究, 通 过试验数据具体量化了气压对激光诱导等离子体光谱探测的影响, 进而论证了激光诱导等离子体光谱技术应用于 月球探测的可行性.
月球探测 激光诱导等离子体光谱技术 低气压 雪崩电离 多光子吸收电离 lunar exploration laser-induced breakdown spectroscopy low pressure avalanche ionization multiphoton absorption ionization
