LIBS技术在土壤重金属污染检测中的应用答辩.ppt

*/20 LIBS技术在土壤重金属污染检测中的应用 论文章节 总结与展望 实验及实验结果分析 实验装置 实验理论（LIBS理论） 绪论 论文主要工作 第2章 第3章 第4章 第5章 研究了土壤中重金属元素的激光诱导击穿光谱特性 介绍了LIBS的工作原理以及等离子体的形成过程、特性、参数与发射机制 介绍了实验室所搭建的LIBS实验装置并且简述了实验用土壤的来源和样品制备方案 介绍了全文的内容以及对未来的展望 论文研究背景与意义 泥土中含有重金属元素后会引起泥土的成份、构造和功能发生改变，微生物无法正常分解，重金属元素或分解产物在泥土里不断累积，引起土壤质量下降，导致植物生长发育障碍，对我国农业的发展影响巨大。因此土壤修复变的更加的迫切，修复土壤需要事先测得其中的元素种类与含量以便选择合适的治理方案。 LIBS理论 ● 等离子体 等离子体是由大量的自由电子和离子组成，通常是被看作是除去固、液、气态之外物质存在的第四态。 LIBS理论 ● 激光诱导击穿光谱技术（Laser-induced Breakdown Spectroscopy，LIBS）,它是用来检测物质中的元素成分的一门高科技术 1、当激光聚焦在样品表面候，形成等离子体，激发后的等离子体会发射特征光谱。2、通过光接收器接收光谱，3、光谱仪会对接收到的特征光谱进行分析 4、再通过电脑上相关软件的处理就可以得到接收到的特征光谱所对应的元素种类了 LIBS的国内外研究现状 ● 国内研究现状 ● 张保华，江永成，张先燚，崔执凤采用LIBS分析安徽怀远农亢农场泥土样品中微量元素Mn的含量分布情况 LIBS的国内外研究现状 ● 董晨钟，杨峰，苏茂根利用LIBS技术研究了中药材炒泽泻样品，证明了分析中药材中的成分种类可以利用激光诱导击穿光谱技术 LIBS的国内外研究现状 ● 卢渊利用LIBS技术分析了泥浆中的Pb元素含量[6]。采用Nd∶YAG调Q激光器（频率=10 Hz；波长=532 nm）作为输出光源，信号由CCD采集，检测分析了实验室配制的不同Pb浓度样品的LIBS信号 LIBS的国内外研究现状 ● 国外研究现状 ● Mustafa Araba, Noriah Bidina, Ida Rahmanb等人对马来西亚森美兰州的波德申发电站附近的土壤进行采样，研究泥土中的重金属多少是否与距离和深度有关 LIBS的国内外研究现状 ● Han Xia, TU Delft在露天情况下，利用单脉冲激光对废物颗粒烧蚀，并对发出的光谱进行分析 实验装置 ● 实验装置 上图为实验装置图。本实验装置主要由纳秒激光器、DG535数字延迟发生器、光谱仪以及电脑组成。其他还有些光学器件如聚焦透镜，支架等。 实验装置 ● 检测系统及主要组成部件 ● 激光器 型号 DCR-3D 输出能量 0-400?mJ 输出 波长 1064 nm、532 nm 频率 0-20?Hz 脉宽 8-12?ns@1064 nm 激光模式 准基横模 上表是激光器的参数，右图为激光器实物图，该激光器是由脉冲式闪光灯电源放电泵浦，发射波长为532/1064 nm，触发方式有外触发和内触发两种方式。实验时，可以用控制器来控制选择激光的输出、触发方式、激光频率等 实验装置 ● DG535数字延迟发生器 本实验选取的是DG535数字延时发生器来解决发射与采集间的时间延迟问题。提供四路独立的延时通道和两路完整的脉冲输出，可以设置延时时间和脉冲宽度，并且有TTL等的信号输出，是一种高性能的时序控制器。 实验装置 ● 光谱仪 型号 iStar DH734 光谱响应范围 200-975?nm 像素像素尺寸 1313?μm 有效活动区域 13.313.3?mm 线性 高于99% 上表为ICCD的主要参数，另两个为光谱仪实物图，本实验采用的光谱仪主要是由Andor New iStar ICCD、信号采集装置以及显示光谱的相关软件构成 实验与实验结果分析 ● 试验样品 本实验研究了两个地方的土壤样品：山丘、农田，采集表层0-20 cm的土壤。采集后对两种样品采取相同操作，依次为自然干燥-除杂-研磨-过筛-压片，上图为样品实物图。 实验与实验结果分析 ● 实验前的一些准备以及注意事项 ● ● ● ● ● 打开激光器，观察激光器是否出光 旋转透镜使反射的激光不可打到到激光出光口处，防止打坏激光器 使聚焦透镜、样品和激光器出光口处于同一水平线，样品放在聚焦透镜的焦点处 把Hg、Ar灯利用光纤与光谱仪相连，打开相关软件，把温度降到零