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激光诱导击穿光谱助力垃圾污秽物清洁快速检测

仪表产业 2017年05月26日 09:57:30 来源:中国光学期刊人气:13275
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  【仪表网 仪表产业】激光诱导击穿光谱法(LIBS)能够提供比现有技术更清洁、更快速和更简单的方法以检测来自垃圾填埋场中的污染物。尽管常规的LIBS在单脉冲下使用时存在一定的限制,但在双脉冲(DP)下使用LIBS可以快速检测汞元素(Hg),并有可能应用于检测其他污染物。
 

 
  在LIBS中,将一束强激光脉冲照射样本,产生高温的等离子体,然后通过光谱仪拍摄并测量等离子体发出的光,用以检测特定污染物的化学特征。
 
  巴西Embrapa Instrumentation公司的研究人员利用LIBS对垃圾渗滤液中汞元素进行定性和定量分析。他们使用了双激光脉冲,即使用两束激光脉冲同时照射样品,能够产生比使用单脉冲更强的等离子体,从而增加了该方法的灵敏度。
 
  双脉冲LIBS方法也使得研究人员能够使用不同波长的激光来检测汞元素。 波长为253nm左右的激光经常被用于检测汞元素,但是当样品中也存在铁时,铁元素的光谱线可能会引起该波长的干扰,这需要进行复杂的数据分析才能将汞元素的谱线与铁元素的谱线分离。而使用双脉冲激光器可以观察到波长194nm附近的另一条汞元素谱线,从而避免与铁元素谱线产生干扰。
 
  该研究团队使用含有汞元素的渗滤液对其系统进行了测试。在测试中可被检测到的低汞浓度为76ppm。研究人员表示,下一步的改进应该使得系统能够检测到更低浓度的汞元素含量,终达到5ppm或更低,以保证系统能够达到检测标准。在多次的验证实验中,系统平均误差约为20%,研究人员表示,该系统已经能够满足检测垃圾填埋场渗滤液中汞含量的要求了。
 
  巴西农牧业研究公司(Embrapa)是家将LIBS应用于检测垃圾渗滤液中汞元素的企业。
 
  研究人员Carlos Menegatti说:“这是次将双脉冲LIBS应用于测量固体样品中汞元素的含量。一些研究文献已经证实双脉冲LIBS比单脉冲LIBS具有更高的灵敏度,所以我们在固体样品检测方面取得了进步。”
 
  研究人员计划进一步改进LIBS设备,以提高在较低浓度下检测汞元素的能力,并实现更地量化。虽然检测汞元素是这个研究项目的重点,但该系统还能够在被校准后用以测量汞元素以外的污染物。
 
  “这个方法可以应用于检测其他化学元素,”Menegatti说,“根据样品的类型,你可以选择更合适的方法,以避免由其他元素的光谱线引起频谱干扰。”
 
  “与目前使用相同分析方法的标准检测技术相比,LIBS是一种无污染、无化学残留的新技术,”他说,“LIBS还是一种更方便快捷的技术,因为不需要预先准备样品。”
 
  该研究发表在《应用光学》杂志(Applied Optics),该刊物是美国光学学会(OSA)的出版物。
 
  (原文标题:利用光谱检测垃圾填埋场中的污染物)
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