基于LIBS定量分析的改进及提高可靠性

本章主要介绍了添加剂对基体效应的影响、金属基体辅助LIBS检测分析的方法以及基于背景扣除法消除土壤基底中Al元素干扰的定量分析。

实验一选择使用KBr凝结剂来改善基体效应。对比了添加0~80%KBr凝结剂下，样品中Cd元素的谱线强度及其相对标准偏差值，分析了添加KBr凝结剂对激光与土壤耦合效率的影响，最终确定了添加KBr的含量为80%。之后对土壤样品进行LIBS定量分析，发现添加KBr凝结剂后定标曲线的中不同含量的离散程度得到了很大的改善，相关拟合系数R2要远高于直接测量，且相对预测误差平均值相比于直接测量降低了21.06%，极大地提高了定标曲线的可靠性。

实验二通过对比压片和金属基体辅助条件下Cd I 228.8 nm的谱线强度及等离子体电子密度，发现在金属基体辅助检查条件下的LIBS信号强度更高，且等离子体电子密度更大。对Cd I 228.8 nm进行定量分析，Cu、Al、Zn金属基体的定标曲线相关系数R2分别为0.903、0.962和0.956，各数据点的离散程度相比于压片方式下得到了很大的改善，且其平均RSD控制在10%以内，表明在金属基体辅助下可以有效降低土壤中基体效应对LIBS定量分析结果的影响，并提高分析结果的准确性。计算了Cd元素的LIBS检测限，结果表明LIBS的检测限达到了10-6量级，证明金属基体可以提高LIBS的检测能力。计算了3种金属基体的等离子体电子温度，计算结果表明3种金属基体的等离子体电子温度高低与其电离势的关系相对应，证明了电离势更高的金属基体具有更高的探测灵敏度。(www.xing528.com)

实验三根据第9章实验一中提出的一种最佳实验条件确定的标准，在最佳LTSD及延迟时间下采用内标法建立了两种元素的定标曲线，两种元素的定标曲线中相关系数在0.993以上，谱线最大相对标准偏差（RSD）分别为4.47%、4.76%，最大相对误差分别为12%、4.8%。实验结果表明，在LIBS测量时，结合等离子体特征参数分析，对土壤中重金属元素定量分析具有重要意义。

实验四根据第9章实验二中提出的基底背景扣除法来消除土壤背景中Al元素对Ni元素的干扰。在最佳实验条件下，采用内标法和外标法对两种土壤样品中的Ni进行了定量分析，得到内标法中以纯铝为基底采用基底背景扣除法的土壤样品Ni元素的定标曲线相关性较好，相关系数R2为0.997，样品的最大标准偏差（RSD）为4.34%。内标法中两种样品Ni元素最大相对误差分别为4.0%、6.1%，外标法中两种样品Ni元素最大相对误差分别为7.5%、10%。实验结果表明：通过LIBS技术对土壤中重金属元素进行定量分析时，在元素特征谱线有限的情况下，为避免谱线干扰，提高检测精度，采用基底背景扣除的方法能够有效地消除元素间的谱线的干扰。