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应用激光诱导击穿光谱检测污水溶液中的砷

光谱学与光谱分析 2009年第6期29卷 1675-1677页

作者：林兆祥常亮李捷刘林美中南民族大学激光光谱实验室湖北武汉430074 华中科技大学煤燃烧国家重点实验室湖北武汉430074

工业冶炼过程中产生的废水中含有As等重金属元素,对环境造成污染并对人类身体健康形成危害,有必要对其进行实时、在线的监测。激光诱导击穿光谱(LIBS)是一种新型的元素测量技术,具有快速检测等优点。文章作者搭建了一套激光诱导击穿光... 详细信息

工业冶炼过程中产生的废水中含有As等重金属元素,对环境造成污染并对人类身体健康形成危害,有必要对其进行实时、在线的监测。激光诱导击穿光谱(LIBS)是一种新型的元素测量技术,具有快速检测等优点。文章作者搭建了一套激光诱导击穿光谱实验装置,采用Nd∶YAG激光器产生的脉冲激光击穿样品产生等离子体,其发射的光谱被中阶梯光栅光谱仪分光,并用ICCD进行光电探测。对从现场采集的含砷工业废水开展了LIBS探测实验,并定性分析出了As元素的特征谱线。根据一系列含As浓度不同的污水样品的LIBS实验结果,获得元素浓度与谱线强度的关系曲线(定标曲线)。采用定标曲线可以对未知含As浓度的工业废水进行定量分析。结果表明,采用LIBS方法能够实现对污水溶液中的As元素的快速检测,具有广泛的应用前景。

关键词：光谱学激光诱导击穿光谱工业污水砷

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1.572μm附近CO2吸收光谱的测量

物理学报 2017年第10期66卷 130-137页

作者：邵君宜林兆祥刘林美龚威中南民族大学电子信息工程学院武汉430074 武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室武汉430079

应用自行构建的恒温差分吸收光谱探测系统,在230—320 K的温度范围内,精确探测1.572μm附近CO_2吸收谱线的变化,获得了不同温度和压强下CO_2气体的吸收截面、自增宽系数、空气增宽系数,这些参数补充和完善了现有的数据库.定量分析了温... 详细信息

应用自行构建的恒温差分吸收光谱探测系统,在230—320 K的温度范围内,精确探测1.572μm附近CO_2吸收谱线的变化,获得了不同温度和压强下CO_2气体的吸收截面、自增宽系数、空气增宽系数,这些参数补充和完善了现有的数据库.定量分析了温度、压强对谱线的影响,建立了光学厚度和吸收截面的数值计算模型,并已经用于我国的CO_2激光雷达,为其高精度数据反演奠定了技术基础.这些工作能够提高工作在该波段的差分吸收CO_2探测激光雷达的反演精度.

关键词：大气光学激光雷达 CO2吸收光谱双光路差分

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烟气中重金属元素的激光击穿光谱检测研究

烟气中重金属元素的激光击穿光谱检测研究

作者：刘林美中南民族大学

学位级别：硕士

随着可持续发展的需要和人们环境保护意识的提高，开始普遍关注大气污染的危害。如何有效控制烟气污染物的排放已逐渐成为燃烧科研中一个新兴而前沿的领域，并成为政府部门和科研机构愈来愈关注的热点。控制烟气中污染物排放的前提是对... 详细信息

随着可持续发展的需要和人们环境保护意识的提高，开始普遍关注大气污染的危害。如何有效控制烟气污染物的排放已逐渐成为燃烧科研中一个新兴而前沿的领域，并成为政府部门和科研机构愈来愈关注的热点。控制烟气中污染物排放的前提是对烟气中污染物含量进行实时、在线的测量。本文将激光击穿光谱技术（Laser-Induced Breakdown Spectroscopy）引入到燃烧烟气的检测之中，实现对燃烧过程中多种污染物排放的实时在线监测，这将对大气污染的防治产生积极而深远的影响。本文针对利用LIBS技术解决烟气中重金属元素实时、在线检测这一难题开展了一系列研究，主要工作如下：（1）建立一套LIBS烟气监测装置。该实验装置主要由检测系统、模拟烟气发生系统、实际烟气发生系统组成。通过对样品反应室及整台系统的集成，使得该套实验装置能实现实时在线的对烟气中Ni、Cd、Hg、Fe、Mg、Cu、Ca、Al、Pb、Sr、Ba、Na、K等十三种元素进行定性分析，为后面工作的开展奠定了基础。（2）提高装置的检测能力。本文对提高检测灵敏度、扩展检测波长范围、有效信号处理方法等关键技术开展系统的研究，提高LIBS技术综合检测能力，满足实际烟气监测的要求。LIBS技术的信号强度与许多因素相关，除样品的性质与含量外，还与系统的技术参数相关。本文对这些参数进行了研究得到激光能量为100mJ、检测延时为500ns、检测门宽为3μs、累加次数为20次的最佳的系统参数组合。由于烟气中含量很低的有毒微粒物的检测，采用样品压缩技术来提高检测灵敏度，喷口的入口直径为24mm，出口直径为1mm，通过将大面积入口收集的样品颗粒从小面积出口喷射到激光等离子体区的办法，来相对增加被检测颗粒的含量（密度），进而提高光谱检测的灵敏度。（3）检测装置的标定系统研究。烟气中重金属元素含量的定标比其它形式样品的定标要复杂得多。由于目前没有标准的样品来进行标定，因此本文研发设计了两套定标系统液-固转化定标系统和干式流化床定标系统，通过该定标系统产生已知浓度的样品来进行标定，制定各分析元素的定标曲线，建立各种元素用于定量分析的特征谱线的原子物理参数数据库，构建各重金属元素快速定量分析计算依据，并通过定标曲线计算获得了Ni（5.09mg/m）、Cd（1.00mg/m）、Hg（6.17mg/m）、Pb（60.64mg/m）、Sr（0.64mg/m）、Ba（0.83mg/m）等重金属元素的检测限。这些研究结果为将LIBS技术发展成为一种实用的烟气污染检测手段奠定了技术基础。

关键词：激光击穿光谱烟气重金属元素定性和定量分析定标系统

基于纯转动Raman激光雷达的中低空大气温度高精度探测

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地球物理学报 2015年第7期58卷 2294-2305页

作者：李亚娟宋沙磊李发泉程学武陈振威刘林美杨勇龚顺生中国科学院武汉物理与数学研究所波谱与原子分子物理国家重点实验室武汉430071 中国科学院大学北京100049

本文介绍了一套纯转动Raman测温激光雷达系统,通过高分辨光谱分光与滤光优化设计、收发精确匹配以及弱信号检测等技术,实现在武汉城市上空从10km至40km的中低空大气温度高精度探测.观测结果与同时段探空气球进行比对,在30km以下激光雷... 详细信息

本文介绍了一套纯转动Raman测温激光雷达系统,通过高分辨光谱分光与滤光优化设计、收发精确匹配以及弱信号检测等技术,实现在武汉城市上空从10km至40km的中低空大气温度高精度探测.观测结果与同时段探空气球进行比对,在30km以下激光雷达探测温度与探空气球得到的温度数据吻合较好,最大偏差约为3.0K,表明了该激光雷达温度测量的可靠性.采用30min时间分辨率,在10～20km高度范围内温度统计误差约为0.3K（300m空间分辨）;20～30km统计误差约为0.8K（600m空间分辨）;30～40km统计误差约为3.0K（900m空间分辨）.通过整晚的温度廓线反演,为研究中低层大气中的波动现象提供依据.该转动Raman激光雷达实现了至40km高度的高精度大气温度探测,进一步可与Rayleigh测温激光雷达30～80km的高度衔接,为实现中低层大气连续观测研究提供了重要手段.

关键词：纯转动Raman 激光雷达大气温度热结构

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利用激光诱导击穿光谱分析土壤成份

强激光与粒子束 2009年第6期21卷 817-820页

作者：林兆祥李捷刘林美吴金泉中南民族大学激光光谱实验室．武汉430074 华中科技大学煤燃烧国家重点实验室武汉430074

搭建了一套激光诱导击穿光谱实验装置,并通过配置特定样品,开展了一系列激光诱导击穿光谱探测实验。根据含有不同质量分数的同种元素样品的激光诱导击穿光谱实验结果,获得元素质量分数与谱线强度的关系曲线(定标曲线)。对中南民族大学... 详细信息

搭建了一套激光诱导击穿光谱实验装置,并通过配置特定样品,开展了一系列激光诱导击穿光谱探测实验。根据含有不同质量分数的同种元素样品的激光诱导击穿光谱实验结果,获得元素质量分数与谱线强度的关系曲线(定标曲线)。对中南民族大学附近的土壤进行激光诱导击穿光谱实验,发现土壤中含有Mg,Ca,Na等18种元素,对河南云台山茱萸峰岩石的激光诱导击穿光谱实验结果仅获得Fe,Mg,Ca3种金属元素。比较这2种实际样品的激光诱导击穿光谱结果表明,检测样品的物理结构影响激光诱导光谱的实验结果。

关键词：激光诱导击穿光谱分析土壤成份元素分析岩石

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大气气溶胶有害成分的激光击穿光谱探测

量子电子学报 2013年第2期30卷 134-137页

作者：刘林美林兆祥龚顺生中国科学院武汉物理与数学研究所湖北武汉430071 中南民族大学激光光谱实验室湖北武汉430074

大气气溶胶中的重金属成分对人类健康有严重的危害,有必要对其进行控制和检测。利用自行搭建的一套激光击穿光谱(Laser-induced breakdown spectroscopy,简称LIBS)大气气溶胶监测系统,对中南民族大学电信学院楼顶处的气溶胶进行了为期... 详细信息

大气气溶胶中的重金属成分对人类健康有严重的危害,有必要对其进行控制和检测。利用自行搭建的一套激光击穿光谱(Laser-induced breakdown spectroscopy,简称LIBS)大气气溶胶监测系统,对中南民族大学电信学院楼顶处的气溶胶进行了为期一个月的探测研究,获得了这一个月中PM10的分布和Be元素谱线强度的分布,通过对烟花爆竹燃烧产生的烟雾进行探测,获得了多种重金属元素的LIBS光谱图。通过对光谱图的定性分析表明,该技术能够同时检测大气气溶胶中重金属成分。配置含Cd、Sr、Na、Pb不同浓度的大气样品进行了定标实验,结果表明这些元素的谱线强度与其元素浓度有很好的线性关系,其线性拟合相关度均大于0.94。这些研究结果有效表明该技术能用于大气气溶胶中多种重金属成分的同时探测,为大气气溶胶中重金属成分的实时在线检测提供了一种新的方法。

关键词：光谱学激光击穿光谱气溶胶重金属元素实时在线

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温度压强对CO_2吸收光谱的影响

物理学报 2014年第17期63卷 153-159页

作者：朱湘飞林兆祥刘林美邵君宜龚威中南民族大学电子信息工程学院武汉430074 武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室武汉430079

为了提高差分吸收CO2探测激光雷达的反演精度,本文采用可调谐半导体激光吸收光谱技术,利用双光路差分实验系统,在不同温度和压强下精确探测了CO2吸收谱线(1.572μm附近)的精细结构,分析了吸收光谱谱型的变化差异,获得了5个温度(287K,297... 详细信息

为了提高差分吸收CO2探测激光雷达的反演精度,本文采用可调谐半导体激光吸收光谱技术,利用双光路差分实验系统,在不同温度和压强下精确探测了CO2吸收谱线(1.572μm附近)的精细结构,分析了吸收光谱谱型的变化差异,获得了5个温度(287K,297K,311K,315K,324K)的压力增宽系数和吸收截面,推算出了CO2的温度相关指数.这些参数是对现有数据库的补充和完善,确保差分吸收CO2探测激光雷达的精确反演,从而提高其探测能力.

关键词：大气光学激光雷达 CO2吸收光谱双光路差分

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溶液中金属元素的激光诱导击穿光谱

强激光与粒子束 2010年第6期22卷 1369-1372页

作者：常亮林兆祥李捷刘林美刘业林中南民族大学激光光谱实验室武汉430074 华中科技大学煤燃烧国家重点实验室武汉430074

利用激光击穿光谱的方法对水溶液样品中的金属元素进行定性和定量分析。分别采用竖直喷流(口径0.5 mm)和静止液面两种样品采样模式,针对不同质量浓度的Cd,Fe,Al和Pb元素进行了检测分析并得到了其定标曲线(线性拟合相关度基本在0.99以上)... 详细信息

利用激光击穿光谱的方法对水溶液样品中的金属元素进行定性和定量分析。分别采用竖直喷流(口径0.5 mm)和静止液面两种样品采样模式,针对不同质量浓度的Cd,Fe,Al和Pb元素进行了检测分析并得到了其定标曲线(线性拟合相关度基本在0.99以上),初步确定了4种元素在喷流模式下的检测限为0.206 5(Cd),0.147 6(Fe),0.061 9(Al)和0.200 9(Pb)g/L;静止液面模式下的检测限为0.050 1(Cd),0.0239(Fe),0.014 8(Al)和0.006 9(Pb)g/L。实验所得的结果为检测工业废水中金属元素的含量提供了依据。

关键词：元素分析金属元素激光击穿光谱喷流静止液面

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土壤中Cd元素的激光击穿光谱检测研究

应用激光 2012年第2期32卷 124-127页

作者：潘爱民刘林美林兆祥广西现代职业技术学院广西河池547000 中南民族大学激光光谱实验室湖北武汉430074

采用激光击穿光谱(LIBS)技术对土壤中的Cd元素进行了定性和定量的研究,对相关的实验参数进行了系统研究,得出聚焦透镜焦点在样品表面内2mm,累计次数为20次时,可以得到很好的实验效果与谱线强度。对样品表面通入保护气体氩气,发现在通氩... 详细信息

采用激光击穿光谱(LIBS)技术对土壤中的Cd元素进行了定性和定量的研究,对相关的实验参数进行了系统研究,得出聚焦透镜焦点在样品表面内2mm,累计次数为20次时,可以得到很好的实验效果与谱线强度。对样品表面通入保护气体氩气,发现在通氩气的情况下,光谱强度明显强于未通氩气时,相对标准偏差减小,稳定性得到提高。通过调整好的实验参数进行实验得到了Cd的定标曲线,其线性拟合度R=0.99155,检测限为59μg/g。这些实验结果为土壤中重金属元素实时在线检测设备的研发提供了依据。

关键词：激光击穿光谱定性分析定量分析土壤 Cd