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基于激光诱导离解光谱技术的元素识别方法

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第２６卷第１期　２００７年２月　
文章编号：１００１—９０１４（２００７）Ｏｌ一００５２—０４　
红外与毫米波学报　
Ｊ．Ｉｎｆｒａｒｅｄ　Ｍｉｌｌｉｍ．Ｗａｖｅｓ　
Ｖｏ１．２６，Ｎｏ．１　
Ｆｅｂｒｕａｒｙ，２００７　
基于激光诱导离解光谱技术的元素识别方法　
亓洪兴，　舒　嵘，　马德敏，　何志平，　吕　刚　
（中国科学院上海技术物理研究所，上海
２０００８３）　
摘要：阐述了激光诱导离解光谱技术的工作原理，论述了激光诱导离解光谱技术的元素识别过程，分析了元素识别　
误差存在的原因，有针对性地提出了基于标准样品原子谱线的元素识别方法，建立了一套激光诱导离解光谱探测　试验系统，对标准样品和待测样品进行了相关试验，试验结果证明了基于标准样品的元素识别方法的可行性和识　别优势．　
关键词：激光诱导离解光谱技术；元素识别；原子谱线；硅阵列；光栅光谱仪　中图分类号：ＴＮ２４７；ＴＨ７４４．１　１　文献标识码：Ａ　
ＥＬＥＭＥＮＴＡＬ　ＲＥＣｏＧＮＩＴＩｏＮ　ＭＥＴＨｏＤ　ＢＡＳＥＤ　ｏＮ　ＬＡＳＥＲ　
咖
ＵＣＥＤ　ＢＲＥＡＫＤｏＷＮ　ＳＰＥＣＴＲｏＳＣｏＰＹ　
ＱＩ　Ｈｏｎｇ—Ｘｉｎｇ，　ＳＨＵ　Ｒｏｎｇ，　ＭＡ　Ｄｅ—Ｍｉｎ，ＨＥ　Ｚｈｉ—Ｐｉｎｇ，ＬＶ　Ｇａｎｇ　
（Ｓｈａｎｇｈａｉ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ａｃａｄｅｍｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２０００８３，Ｃｈｉｎａ）　
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｗｏｒｋｉｎｇ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｌａｓｅｒ　ｉｎｄｕｃｅｄ　ｂｒｅａｋｄｏｗｎ　ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ（ＬＩＢＳ）Ｗａｓ　ｉｎｔｅｒｐｒｅｔｄ．Ｔｅｈｅ　ｅｌｅｍｅｎｔｌａ　ｒｅｃ．　
ｏｇｎｉｔｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ　Ｗａｓ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｅ　ｒｅａｓｏｎ　ｆｏｒ　ｅｌｅｍｅｎｔａｌ　ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ　ｅｌＴｏｒ　ｗａｓ　ａｎａｌｙｚｅｄ．Ａ　ｒｅｃｏｇｎｉｉｔｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　
ｓｔａｎｄａｒｄ　ｓａｍｐｌｅｓ　Ｗａｓ　ｓｕｇｇｅｓｔｅｄ．Ａ　ＬＩＢＳ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｓｙｓｔｅｍ　Ｗａｓ　ｓｅｔｕｐ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｓｔａｎｄａｒｄ　ａｎｄ　ｕｎｋｎｏｗｎ　
ｓａｍｐｌｅｓ　ｗｅｒｅ　ｃａｒｒｉｅｄ　ｏｕｔ．Ｔｈｅ　ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ　ａｄｖａｎｔａｇｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍｅｔｈｏｄ　ｗｅｒｅ　ｐｒｏｖｅｄ　ｂｙ　ｔｈｅ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｌ　ａ
ｒｅｓｕｌｔｓ．　
Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｌｓｅｒ　ｉａｎｄｕｃｅｄ　ｂｒｅａｋｄｏｗｎ　ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ；ｅｌｅｍｅｎｔａｌ　ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ；ａｔｏｍｉｃ　ｓｐｅｃｔｒａ；ｓｉｌｉｃｏｎ　ａｒｒａｙ；ｇｒａｔｉｎｇ　ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ　
引言　
激光诱导离解光谱技术，英文通常称作Ｌａｓｅｒｉｎ—　ｄｕｃｅｄ　ｂｒｅａｋｄｏｗｎ　ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ（以下简称ＬＩＢＳ），是激　
小型化和基于硅阵列探测器的多通道光栅光谱　
仪＿２　的技术成熟．在ＬＩＢＳ发展史中，硅阵列多通道　
光技术和光谱技术相结合的产物，在分析物质元素　组成方面具有很强的技术优势和应用潜力．ＬＩＢＳ基　
光栅光谱仪取代光栅扫描型单色仪是ＬＩＢＳ技术从　实验室研究走向实际应用的里程碑，原因是只有硅　阵列光栅光谱仪能够实现激光脉冲单次激发、所有　元素同时探测的特点，从而保证ＬＩＢＳ快速实时在线　分析的优势．在硅阵列光栅光谱仪中，硅阵列光敏元　对光栅的光谱面作空间采样，每个光敏元对应一个　波长位置，它们之间的对应关系通过波长校准来确　定，但是每个光敏元对应的波长位置与真实的波长　
位置总有一定的偏差，这就是所谓的光谱仪“波长　准确度”问题．由于这个问题的存在，如果直接利用　光谱仪输出的原始数据进行元素种类的识别就会带　来识别误差，而且不可避免．本文针对存在的问题提　出一种基于标准样品原子谱线的ＬＩＢＳ元素识别方　法，原则上使得识别误差变为零．本文首先介绍　
Ｒｅｃｅｉｖｅｄ　ｄａｔｅ：２００６－０５—０６，ｒｅｖｉｓｅｄ　ｄａｔｅ：２００６－ｌｌ一２Ｏ　
于激光诱导等离子体辐射出来的原子光谱进行物质　
元素成分分析，与其他分析技术相比，只用微克量级　的样品进行分析，对被测样品破坏很小；在分析前不　需要样品制备；不需要把样品转移到实验室，可以快　速实时在线分析；具有远距离探测能力，可以探测高　温、有毒、强辐射等不宜接触条件下的样品；具有　ｐｐｍ量级的探测灵敏度，可以对样品中的痕量元素　进行探测．虽然激光诱导离解现象早在２０世纪６０　
年代就被人们发现，但ＬＩＢＳ走向实用化是最近几年　
才实现的事情，这其中起决定作用的是激光器…的　
收稿日期：２００６－０５—０６，修回日期：２００６一ｌ１—２０　
基金项目：国家自然科学基金资助项目（６ｏ６７８ｏ５７）　
作者简介：亓洪兴（１９７７．），男，山东莱芜人，中国科学院上海技术物理研究所物理电子学专业博士研究生，研究方向：激光光谱技术．　

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