水中痕量有害重金属的LIBS-LIF超灵敏检测

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1、硕士学位论文水中痕量有害重金属的LIBS-LIF超灵敏检测作者姓名杨宇翔学科专业光学指导教师李润华教授学院物理与光电学院论文提交日期2018年4月SuperSensitiveDetectionofTraceToxicHeavyMetalinWaterbyLIBS-LIFTechniqueADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：YangYuxiangSupervisor：Prof.LiRunhuaSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分类号：学校代号

2、：10561学号：201520122559华南理工大学硕士学位论文水中痕量有害重金属的LIBS-LIF超灵敏检测作者姓名：杨宇翔指导教师姓名、职称：李润华教授申请学位级别：学术型硕士学科专业名称：光学研究方向：光电子学与光电技术论文提交日期：2018年04月12日论文答辩日期：2018年06月05日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：委员：华南理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对

3、本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属华南理工大学。学校有权保存并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位论文被查阅（除在保密期内的保密论文外）；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。本学位论文属于：□保密，在年解密后适用本授权书。□不保密,同

4、意在校园网上发布，供校内师生和与学校有共享协议的单位浏览；同意将本人学位论文提交中国学术期刊(光盘版)电子杂志社全文出版和编入CNKI《中国知识资源总库》，传播学位论文的全部或部分内容。(请在以上相应方框内打“√”)作者签名：日期：指导教师签名：日期：作者联系电话：电子邮箱：联系地址(含邮编)：摘要在生活中我们的饮用水源和河流普遍存在重金属污染的问题，其中铅元素是一种普遍存在于水、大气、土壤中的天然有毒重金属元素，铅污染成为一个比较普遍的重要健康问题。将激光诱导击穿光谱技术（LIBS）应用于水环境中微量铅元素的高灵敏度检测有着简单快速，多元素实时同步分析等优点。但是

5、利用LIBS技术直接对水样进行分析检测时，水样的溅射对采集原子光谱信号的光学元件的透光性有所影响，此外水会使烧蚀出来等离子体中的原子辐射快速猝灭，缩短原子辐射的寿命，降低了原子辐射信号强度，这导致LIBS技术直接应用在水环境中铅元素的检测灵敏度不高，难以满足对水中痕量铅元素高灵敏度检测的要求。为了提高检测水环境中痕量铅元素的分析灵敏度，本文基于木片吸附法，采用激光诱导击穿光谱(LIBS)和激光诱导荧光(LIF)联用技术实现对水环境中痕量铅元素的高灵敏检测。其中杨木木质的木片将液体样品分析转换为固体样品分析，以消除了采用LIBS技术直接分析水样品时水对原子辐射以及光学

6、收光系统的影响。LIF共振激光脉冲使样品中被LIBS激光脉冲烧蚀出来的等离子体中特定粒子如铅原子激发出原子荧光光谱信号。这种联用实验技术的特点是荧光光谱信号强，背景干扰少，能得到较高的信号背景比。实验中我们自行设计搭建出一套以电光调Q的Nd:YAG固体激光器其输出的532nm二倍频激光作为抽运激光的完整的可调谐染料激光系统。通过调节光栅的角度实现了输出染料激光波长的调谐，输出可以使待测铅元素共振激发出荧光光谱信号的波长为283.31nm的染料激光。实验过程中，装载水溶液样品二维平台移动速度和LIBS激光脉冲波长，能量以及LIF激光脉冲的能量和相对延时等实验变量对探测

7、铅元素的信号背景比具有一定的影响。我们对此设置了若干对照试验进行深入的对比和探讨，在最优的实验条件下得到水环境中铅原子的校正曲线和最低检出限0.32ppb，较使用LIBS技术直接分析水中铅元素的检出限提高了两个数量级。并在最优实验条件下对两种生活水源样品中铅元素进行检测，实现水环境中痕量铅元素的超灵敏检测。关键词：光谱学；激光诱导击穿光谱；激光诱导荧光；铅；超灵敏检测；水IABSTRACTTherearecommonproblemsofleadcontaminationindrinkingwatersourcesandriversinourlives.Leadi