用于液相样品中痕量金属元素探测的基底辅助LIBS方法研究

用于液相样品中痕量金属元素探测的基底辅助LIBS方法研究

作者:师大云端图书馆 时间:2015-09-05 分类:毕业论文 喜欢:3286
师大云端图书馆

【摘要】激光诱导击穿光谱(LaserInducedBreakdownSpectroscopy,简称LIBS)是基于高功率脉冲激光与物质相互作用产生瞬态等离子体,通过分析等离子体发射光谱中原子、离子的特征谱线,实现对待测物质定性与定量分析的一种光谱技术。LIBS作为一项新兴的化学成分分析技术,因其具有快速响应、无需样品预处理、多元素同时分析以及可用于现场实时、无接触原位探测等优势,已经被广泛应用到各个领域,并取得了不同程度的成功。然而LIBS对液相样品检测时,由于等离子体受到液体内部压力、波动、吸收以及溅射等因素的影响,其寿命与空气中相比大大缩短,相应的探测灵敏度也明显降低。本论文针对液相样品中的痕量金属元素探测灵敏度低的问题,发展了两种基底辅助LIBS的增强方法,即滤纸富集辅助和铝靶基底间接烧蚀辅助LIBS方法,以期达到LIBS对液相样品中金属元素痕量探测的目的,主要的研究工作如下。针对水溶液中痕量重金属探测,发展了以滤纸富集辅助的LIBS方法。该方法是将溶液滴到滤纸基底表面,滤纸基底一方面改变激发环境,提高烧蚀效果,同时伴随着一定的水分浸湿和蒸发以实现取样富集,从而改善了取样效果乃至探测灵敏度。应用该方法实现了水中Mn、Cu、Cd、Cr、Pb及Zn重金属元素的增强探测,相比对液体样品直接探测时,检测限降低了十几倍,基本达到了国家污水中重金属元素允许排放浓度的检测标准。同时,为了评估该方法应用到水体中的多种重金属元素进行同时探测时基体效应的影响,利用该方法对混合水溶液中Cd、Cr、Cu、Mn元素同时进行了探测,得出基体效应对不同元素的定标曲线和探测极限产生了不同程度的影响,但是对于探测的准确度影响较小,使得探测值与实际值之间的误差在5%左右,探测值处于一定的置信区间内。并且该方法也应用到更复杂水体海水溶液中的Mn的探测,获得了定量分析结果。结果表明,滤纸富集辅助LIBS增强方法可望发展成一种应用到水体环境中痕量重金属元素探测的有效方法。针对相对于水溶液较为难探测粘稠性油样品中的痕量金属元素,论文作者在法国里昂第一大学访学期内,发展了以铝靶为基底的间接烧蚀的LIBS增强方法,从方法的物理机制到增强探测的应用开展了系列的工作。实验中将粘稠性油样品均匀的涂抹在铝靶基底的表面,形成一层大约15微米的油膜,激光聚焦在铝靶上产生的高温等离子体继而间接烧蚀油膜,因此将该增强方法命名为铝靶基底辅助的间接烧蚀LIBS方法。所获得的等离子体元素辐射、特征参数以及成像的时空分辨演化特性分析,表明在等离子体扩展的前期,油膜将会对等离子体的扩展有一定的限制作用,随着延时的增加,限制作用逐渐消失,正是金属等离子体与油膜相互作用之后,在其外围形成一个等离子体温度相对较高的区域(大约15000K),相当于对冷却的等离子体二次激发,延长了等离子体的寿命。在了解了间接烧蚀诱导的等离子体的物理演化过程的基础上,确定了探测油膜中元素最强辐射的空间位置即等离子体距离铝靶表面2mm和演化的时间即探测延时2μs。为了评估间接烧蚀辅助LIBS的增强能力,利用得到的最佳探测条件,该方法对机油中的磨损金属元素的进行了探测。选取含有12种痕量磨损金属元素的标准机油为样品,确定每种元素最佳的分析谱线,绘制了相应的定标曲线并计算了每种元素的探测限,结果显示在机油中,镁、铜和银的探测限达到了ppm量级以下,其他元素的探测限也在几个ppm量级,与用滤纸分析机油的结果相比,探测限都有了不同的程度的改善,甚至优于其双脉冲LIBS探测的结果。论文还对油样品中所含的多种痕量金属元素进行了同时的探测,获得了相应的定标曲线,同时选取完全不同的油种为样品,对不同油种中基体效应的影响进行了评估,得到铝靶为基底的间接烧蚀LIBS方法在应用到不同油种中金属元素的探测时,其之间的基体效应对最终的定量分析结果影响较弱,几乎可以忽略。结果表明铝靶基底间接烧蚀辅助LIBS方法可望成为一种探测粘稠性液体中痕量金属元素的有效方法。本论文对以上的研究工作的基础上,还对滤纸富集辅助LIBS和铝靶基底间接烧蚀辅助LIBS这两种方法的应用进行了展望,对如何提高探测方法的稳定性和适应性是以后努力工作的方向。并在有关铝靶基底间接烧蚀辅助LIBS方法研究中,鉴别间接烧蚀产生的等离子体与击穿铝靶产生的等离子体的深入研究的方案未能实施,这是本论文的一个遗憾,期望在未来的工作中可进一步的研究。
【作者】修俊山;
【导师】郑荣儿;JinYu;
【作者基本信息】中国海洋大学,海洋信息探测与处理,2014,博士
【关键词】基底辅助;LIBS;液相样品中的金属元素;增强探测;探测限;

【参考文献】
[1]孙乾.基于钠和钠离子的二次储能体系与材料研究[D].复旦大学,应用化学,2013,博士.
[2]张旋.当代鲁南作家群小说主题研究[D].渤海大学,中国现当代文学,2013,硕士.
[3]张利宾,史晓宁,崔乃刚.基于NSGA-Ⅱ算法的上面级转移轨道中途修正时机优化[J].控制与决策,2011,09:1382-1385+1397.
[4]王占国,文锋,盛大双,李索宇.新型充放电均衡一体化电池管理系统研究[J].电子测量与仪器学报,2012,05:431-436.
[5]刘培奇,李增智,王云岚,朱海萍,赵银亮.基于数据库约简的关联规则挖掘算法[J].西安交通大学学报,2003,08:836-839.
[6]李昭.IBM公司战略转型研究[D].北京交通大学,2013.
[7]王亮.勃利霉素的抗菌活性研究[D].东北农业大学,农药学,2013,硕士.
[8]单勇,侯银萍.论法学专业实习的柔性管理[J].黑龙江高教研究,2013,03:167-169.
[9]袁磊,付志兵,常丽娟,杨曦,张厚琼,王朝阳,唐永建.MnO_2/石墨烯复合电极材料的制备与储能性能[J].强激光与粒子束,2014,11:216-221.
[10]汪晓梅.安徽肥西高店方言语音研究[D].安徽大学,汉语言文字学,2014,硕士.
[11]邓命.基于无逆流联网技术的光伏发电并网控制系统的研究[D].湖北工业大学,电力电子与电力传动,2014,硕士.
[12]徐玲.数据库安全技术分析及安全增强技术研究[D].重庆大学,2004.
[13]李典和.换股合并中的换股比例与会计方法选择问题研究[D].湖南大学,会计学,2003,硕士.
[14]肖杰.相似材料模型试验原料选择及配比试验研究[D].北京交通大学,2013.
[15]王玉峰.NBA、CBA比赛最后时刻战术打法及特征的比较研究[D].山西师范大学,体育教育训练学,2013,硕士.
[16]李国华.金催化联烯胺与硝酮的分子间不对称[3+2]环加成反应研究[D].西南民族大学,有机化学,2013,硕士.
[17]衣菲.大肠杆菌转位酶MraY单克隆抗体的制备与特性研究[D].黑龙江八一农垦大学,预防兽医学,2014,硕士.
[18]吴杰.重组马耳他布鲁菌OMP31蛋白用于间接ELISA诊断抗原的研究[D].内蒙古农业大学,临床兽医学,2012,硕士.
[19]李建平,王伯长,艾江波,王晓冲.铝材退火炉炉温控制系统的设计与实现[J].冶金自动化,2008,02:16-20.
[20]姚建.昆明市耕地压力评价与分析[D].云南农业大学,水土保持与荒漠化治理,2013,硕士.
[21]宋姗.纤维支气管镜下白蛋白泡沫定位气胸肺破裂相关支气管[D].河北医科大学,内科学(专业学位),2014,硕士.
[22]聂宁.大邮一级公路交通安全评价及对策措施研究[D].重庆交通大学,项目管理,2011,硕士.
[23]王维红,高红伟,刘洪.道均衡抛物线Radon变换法地震道重建[J].石油地球物理勘探,2005,05:46-50+88+144+16.
[24]武怀娣.ZnO/石墨烯复合材料的制备及其光催化性能[D].山东师范大学,物理化学,2013,硕士.
[25]黄志斌1,郑滔2,李绍华3.资本折旧政策对投资影响的区域差异研究———以基础工业行业为例[J].审计与经济研究,2014,02:.
[26]汪奎亮.信息技术与英语课程整合的研究与实践[D].华东师范大学,学科教学,2003,硕士.
[27]刘畅.糖尿病肾病患者锌-α2-糖蛋白水平测定及其影响因素分析[D].大连医科大学,内科学,2012,硕士.
[28]包胡其图.内蒙古风景油画与内蒙古地域性文化研究[D].内蒙古师范大学,美术学,2013,硕士.
[29]衣小伟.论回译策略在华裔作家作品汉译中的应用[D].北京外国语大学,翻译,2014,硕士.
[30]乐江源.基于CORBA技术的电力系统仿真平台的研究与实现[D].南京航空航天大学,电力电子与电力传动,2004,硕士.
[31]李铁军.机动车污染控制与城市交通管理——北京市机动车污染控制对策分析及建议[J].道路交通与安全.2002(03)
[32]熊晓军,贺振华,黄德济,文晓涛,宁忠华.一种新的裂缝储层的数值模拟方法[J].石油地球物理勘探,2006,S1:52-56+142+145-146.
[33]王克敏.移动机器人网络控制系统的研究和实现[D].浙江工业大学,2008.
[34]刘静,潘双夏,冯培恩.挖掘机器人虚拟样机建模策略与仿真技术研究[J].浙江大学学报(工学版),2004,11:101-106.
[35]杨瑞雪.基于“工学结合”人才培养模式的高职思想政治教育探析[D].河北师范大学,思想政治教育,2012,硕士.
[36]刘建华.关联规则挖掘的新模型[J].福建师范大学学报(自然科学版),2004,02:32-35.
[37]冷晓冬.时间参照框架下英汉语时间表达的认知研究[D].哈尔滨工业大学,外国语言学及应用语言学,2013,硕士.
[38]陈俊意.甘蓝型黄籽油菜油份与色素、蛋白质及糖代谢间关系研究[D].西南农业大学,植物学,2004,硕士.
[39]戴汝为,李宝綬,王玉瑩.关于线性快速控制的一个计算方法[J].自动化学报,1964,03:123-135.
[40]宾宁,李宏,陈松乔.基于SPRINT分类算法的异构分布式数据挖掘研究[J].计算机测量与控制,2005,01:76-78+91.
[41]徐彬超.广西高校本科体育教育专业教育实习现状调查分析[D].广西民族大学,体育教育训练学,2013,硕士.
[42]郑军.柴北缘古元古界变质岩系地质特征及其构造属性研究[D].长安大学,矿物学、岩石学、矿床学,2013,硕士.
[43]赵文辉.兰州立奇教育信息咨询有限责任公司发展战略规划研究[D].兰州大学,工商管理(专业学位),2013,硕士.
[44]周虹先.盐对淀粉糊化及老化特性的影响[D].华中农业大学,农产品加工及贮藏工程,2014,硕士.
[45]初静.试脱机患者是否更换呼吸机管路对呼吸机相关性肺炎发生的影响的实验性研究[D].青岛大学,护理学,2013,硕士.
[46]陈伟.离子液体吸收式制冷工质对基础物性与循环特性研究[D].中国科学院研究生院(工程热物理研究所),工程热物理,2014,博士.
[47]石清海.我国社保基金保值增值效率研究[D].山东大学,工业工程(专业学位),2012,硕士.
[48]夏世法.三峡工程大洞径、厚衬砌混凝土施工期监测及温度徐变应力研究[D].河海大学,水工结构工程,2004,硕士.
[49]孙三百.机会不平等、劳动力流动及其空间优化[D].对外经济贸易大学,区域经济学,2014,博士.
[50]林壮立.羊角月牙藻(Selenastrum carpricornutum)对1,2,4-三氯苯的降解效应及机理[D].广东工业大学,环境工程,2013,硕士.

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