CuSO4水溶液中Cu元素的激光诱导击穿光谱研究.pdfVIP

第31卷2期 安徽师范大学学报(自然科学版) VoI．31 No．2 2008年3月 Journal of Anhui Normal University(Natural Science) Mar．200 8 CuSO4水溶液中Cu元素的激光诱导击穿光谱研究 傅院霞 ， 吴江来2， 冯 源 ， 方 霞 ， 管士成 张先赕 ， 凤尔银 ， 季学韩 ， 郑荣儿2， 崔执凤 (1．安徽师范大学原子与分子物理研究所，安徽芜湖 241000；2．中国海洋大学光学光电子实验室，山东青岛 266071) 摘 要：通过单脉冲激光诱导击穿光谱技术(LIBS)，测定了CuSO4水溶液中微量重金属元素cu 的LIBS光谱．研究Cu原子I IBS光谱信号的时间演化特性，激光功率密度对I IBS光谱信号的影 响，测定Cu元素浓度在31．25ppm到1000ppm区域内变化时324．75nm谱线的强度，由定标曲线 拟合结果得到铜元素的检测限为23ppm． 关键词：激光诱导击穿光谱；溶液；Cu元素；时间演化；检测限 中图分类号：0562．3 文献标识码：A 文章编号：100l一2443(2008)02—0128—05 引 言 利用聚焦的强激光束入射样品表面产生等离子体，由激光等离子体中原子和离子发射光谱进行成份元 素含量分析的光谱技术，被称为激光诱导击穿光谱技术(Laser—induced Breakdown Spectroscopy，简称 LIBS)．LIlLS技术作为一种新兴的定量分析手段具有快速、对样品破坏性小、可实现在线及远程下监测等优 点，另外可应用于在传统化学分析手段难以应用的领域内，在高温、有毒、远程监测等环境下I II 技术显示 出其独特的优越性，它在研制超导薄膜、纳米材料、环境科学、医学、考古、冶金等领域有广泛的应用前 景[卜 ． 随着人们对环境问题的重视，重金属污染愈来愈受到关注，l IBS技术所具有的这些独特优势，使得光谱 化学工作者积极探索LIBS在各种基质中重金属污染定量监测方面的应用．目前I．IILS技术在固体样品痕量 分析[ _7 J上得到广泛应用，许洪光等[SJ报道了土壤中主要元素Si、Al、Fe、Mg等和微量元素Mn、Pb、Cr 等 在可见光区域内的LIBS光谱，并测定铅的检测限为36．7ppm．然而利用LIBS对液体样品进行痕量分析还 处于实验室研究阶段，是一项非常有潜力的发展领域． 目前，对于液相样品研究较多的是激光采用双脉冲和样品处于流动状态来提高LIBS的重复性和灵敏 度[ H]．A．De Giacomo等人使用双脉冲激光作用于海水内部探测其中的金属元素信号【瞳J，当激光能量达 到loom 左右探测到的I川jS信号强度与大气环境下固体样品的I IBS信号相当．然而，使用实验条件更简 便的单脉冲激光方法对液体的I．IBS研究工作报道不多．S．Koch_l 等人将单脉冲激光束直接聚焦到含Cr 水溶液容器内部，光纤收集和传送I．II~信号到光谱仪和ICCD，当激光能量达到130mJ左右得到Cr检测限 200ppm．I3．Charfi等人通过把激光直接聚焦垂直作用在容器中的液体表面【14]，LIBS信号用光纤收集传送到 光谱仪和ICCD，激光能量达到180nO时探测到I IlLS信号，但这种方发法所需激光能量较大，激光与液面作 用产生激波，降低实验的重复性，所以他们选择使用频率为0．2 Hz的激光 王传辉等采用单脉冲激光和样品 垂直流动装置，测定了A1C1 水溶液中Al元素的LIBS信号，其重复性和灵敏度得到提高【 j． 为了进一步改善LII~S技术应用于液相基质的重复性和检测限，本文仅选取金属元素Cu为研究对象， 实验使用单脉冲激光和垂直流动喷射液体装置，研究了CuSO4水溶液Cu元素的LIBS信号，分别测定了不 同延时和不同激光功率密度下CuSO4溶液的I IBS信号，测定了不同浓度下Cu的LItLS信号强度，得到了 LIBS用于液体中Cu元素痕量分析的检测限． 收稿日期：2007—03—15 基金项目：国家自然科学基金项日；同家高科技研究发展863汁划(2006AA09Z243)；安徽省原子与分子物理重点学科基金项目 作者简介：傅院霞(1981一)，女，安徽潜山人，助教，硕士，主要从事激光光谱与分子光谱的理论和实验研究、 3l卷第2期