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激光诱导击穿光谱(Laser-Induced Breakdown Spectroscopy,LIBS)技术因其样品处理灵活、设备简单易维护等适合外场及移动式在线快速识别物种与定量分析的优点,受到广泛的关注与应用。本论文基于LIBS技术应用于气溶胶检测时涉及到的周边环境大气的问题,实验研究了空气与水汽的LIBS光谱特征。论文主要研究内容如下:
●实验观测了350~900nm波段范围内空气LIBS光谱,对空气LIBS光谱进行了详细且可靠的谱线标识工作;在采集大量空气LIBS谱的基础上,对空气谱线强度分布及特征进行了分析,并对空气LIBS谱中主要元素O、N、H三种元素特征谱线进行了统计意义上的分析,得到它们的相关系数超过0.995,作为纯空气LIBS识别的一种标识:此外测量比较了不同实验参数(CCD的积分时间和积分延时,以及激光脉冲能量)空气LIBS谱,分析了这些实验参数对信号的影响。
●进行了LIBS识别水汽的实验。分别以过滤空气与高纯氮气为载气,使用自制的Collision型喷雾器发生蒸馏水,改变喷雾器的载气流量与样品流量,获得数个水汽含量的条件,在多次测量实验的基础上.得到了水汽LIBS谱中H、O、N发射谱线强度随着反映水汽含量变化的相对湿度之间的变化关系,并获得了作为识别水汽依据的线性关系,即O及H的发射谱线强度与相对湿度线性关系,两种载气下的实验结果中,H的发射谱线强度与相对湿度线性关系都达到99.5%。
●在水汽识别实验的基础上,还简单进行了水汽含量的反演。笔者利用H、O两种元素的谱线强度比例进行反演,反演得到的相对湿度值与实际用湿度仪测量的相对湿度值很接近。同时,还对反演的可靠性进行了分析。