[发明专利]用于降低激光诱导击穿光谱自吸收效应的基体稀释方法

说明书

本发明公开了用于降低激光诱导击穿光谱自吸收效应的基体稀释方法，该方法基于定标曲线，获得自吸收的临界浓度，从而采用空白基体对待测物进行浓度稀释，利用低浓度的线性定标曲线预测稀释后的待测物中元素浓度，并根据稀释比例换算出真实浓度值。本方法从激光的作用物质出发，从根本上降低元素浓度，抑制自吸收效应，提高LIBS技术对高浓度元素的定量分析准确度。

技术领域

本发明属于原子发射光谱检测技术领域，具体涉及用于降低激光诱导击穿光谱自吸收效应的基体稀释方法。

背景技术

激光诱导击穿光谱技术（Laser-induced breakdown spectroscopy，简称LIBS）作为一种仪器分析方法，它通过利用激光诱导产生的等离子体发射的谱线波长来判断元素种类，通过发射谱线强度来确定元素含量，从而实现对待测物质的定性和定量分析。LIBS 技术因具有实时快速、原位检测、多元素同时分析等优点，在液相（如水污染）和粉末（如土壤）等检测领域具有具有广阔的应用前景。

LIBS技术定量分析时，需建立元素浓度与其特征谱线强度的定标曲线。然而当待测元素浓度较高时，待测元素的特征谱线强度会因自吸收效应产生失真，建立的定标曲线无法真实反映浓度与强度的线性相关性，导致对待测元素含量的预测准确度不高。

为此，国内外研究者提出从理论、实验参数、环境及装置等途径进行解决自吸收效应，具体可概括为：A.理论计算方法，如理论模型法、自吸收系数法、参考谱线、增强曲线法等（Applied Spectroscopy, 2010, 64(12): 335-366）；B.实验参数调节法，如激光能量（光谱学与光谱分析, 2014, 34(12): 3397-3400）、激光脉宽（Spectrochimica Acta PartB Atomic Spectroscopy, 2009, 64(10): 981-985）、采集延时（光谱学与光谱分析,2011, 31(3): 595-599）、离焦量（山东师范大学学报, 2014, 29(2): 56-59）、等离子体空间分辨（Journal of Analytical Atomic Spectrometry, 2016, 31(2016): 961-967）等；C.特殊实验环境或装置辅助法，如改变气氛环境和气压（Optics express, 2016, 24(23):26521）、可调谐激光器（Optics letters, 2015, 40(22): 5224-5226）、固定脉冲激光器（Optics Express, 2011, 19(11): 10997-1006）、光纤传能激光器（Journal ofAnalytical Atomic Spectrometry, 2015, 30(2): 403-409）、反射镜（SpectrochimicaActa Part B Atomic Spectroscopy, 2009, 64(7): 702-713）等。

然而，理论计算法需计算等离子体温度、电子数密度等，计算过程复杂，易引入误差；实验参数调节法以谱线展宽系数等作为参数调节标准，因此无法同时满足高信背比和信噪比的定量分析要求；特殊实验环境或装置辅助法中的某些方法虽可从根源抑制自吸收效应，但设备成本高。因此，需要提出一种无需理论计算、实验参数优化和特殊实验环境或装置辅助的方法，解决自吸收效应导致LIBS定量分析准确度差的技术难题。

发明内容

本发明专利提供了用于降低激光诱导击穿光谱自吸收效应的基体稀释方法，其目的在于从稀释待测物中元素浓度入手，来降低LIBS检测高浓度元素存在的自吸收效应问题，提高LIBS技术的探测准确度。

为了达到上述目标，本发明采用的技术方案为用于降低激光诱导击穿光谱自吸收效应的基体稀释方法，包括以下步骤：

（1）利用LIBS技术检测不同浓度梯度的待测物，获得待测元素的光谱强度信息；

（2）建立不同元素浓度与光谱强度的定标曲线，具体包括如下步骤：

全部浓度与光谱强度的二次拟合定标曲线：