[发明专利]一种飞秒等离子体通道击穿光谱无需标样的定标方法

说明书

本发明涉及元素检测技术领域，具体涉及一种飞秒等离子体通道击穿光谱无需标样的定标方法；包括以下步骤：A1、激光发射模块发出的飞秒脉冲激光经过聚焦模块形成多束飞秒光丝；A2、在一类待测样品中选取一个试样添加已知浓度的X元素，使用飞秒光丝作用于该添加了X元素的试样，获得该类待测样品中X元素的谱线信号强度与浓度的关系；A3、结合测得的该类待测样品的特征谱线信号中X元素的谱线信号强度和X元素的浓度即可以获得该类待测样品中通用的X元素的谱线信号强度与浓度的关系，实现无标样定标；其中，所述步骤A2中所述试样的特征谱线信号中不含有X元素的特征信号。本发明的方法能够克服基体效应，实现对测试元素的无标样浓度定标。

技术领域

本发明涉及元素检测技术领域，具体涉及一种飞秒等离子体通道击穿光谱无需标样的定标方法。

背景技术

近些年来，对常见的样品元素的检测的需求日益增多，例如对水体和土壤中重金属元素的检测来监测与治理重金属的污染，对蔬菜、茶叶等有机物中各种元素的检测来评估其对摄入人体的影响好坏。

以最常见也是最为严重的土壤为例，土壤重金属污染是指由于人类的活动将重金属带入土壤中，致使土壤重金属含量明显高于其自然背景值，并造成生态破坏和环境质量恶化的现象。重金属污染物主要指汞、镉、铅、铬、铜、镍、钴、锡以及准金属砷等元素。重金属污染物在土壤中的移动性很小，不易随水淋滤，不为微生物降解，具有明显的生物富集作用。重金属通过食物链进入人体后，潜在危害极大，严重危害人体健康。重金属污染已经成为备受关注的全球性环境污染问题之一，我国土壤重金属污染也十分严重。如何对重金属污染土壤实现灵敏检测是土壤监测与食品安全领域亟待解决的问题。

传统的物质分析检测通常采用取样后通过实验室化学试剂处理和光谱仪器进行分析的方法。虽然这些方法检测准确度高，但是传统的方法检测周期较长，不能进行快速即时检测，而且检测过程中化学试剂处理容易产生二次污染。最近，结合最新研究成果出现的一系列新型检测技术方法例如高光谱分析技术、电化学分析法、生物分析法、太赫兹分析法等，依然存在着预处理复杂、不能实时快速得出结果、容易造成二次污染等问题。能够简单预处理并快速实时分析土壤重金属含量是十分重要的。

激光诱导击穿光谱(Laser-Induced Breakdown Spectroscopy,LIBS)是近年来新兴的光谱检测技术，与其它光谱技术相比，因其具有样品预处理简单、实时、快速、微损、全元素分析等无可比拟的优势，得到了广泛的关注，也被广泛应用于冶金分析、环境监测、地质勘探、在线监控、国防等领域。该方法用于样品监测只需对样品进行简单处理甚至不需要处理即可进行激光诱导击穿光谱分析，但是存在着检测灵敏度不高，基体效应影响明显从而导致定标困难的问题。在不牺牲预处理的简便性与LIBS实验装置的传统简单性，如何克服基体效应是实现元素合理定标关键所在。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种飞秒等离子体通道击穿光谱无需标样的定标方法，采用飞秒光丝作用于待测样品的表面测定元素的浓度，能够克服基体效应，实现对测试元素的无标样浓度定标。

本发明的另一目的在于提供另一种飞秒等离子体通道击穿光谱无需标样的定标方法，采用等离子体光栅作用于待测样品的表面测定元素的浓度，能够克服基体效应，实现对测试元素的无标样浓度定标。

本发明的目的通过以下技术方案实现：一种飞秒等离子体通道击穿光谱无需标样的定标方法，包括以下步骤：A1、激光发射模块发出的飞秒脉冲激光经过聚焦模块形成多束飞秒光丝；

A2、在一类待测样品中选取一个试样添加已知浓度的X元素，使用步骤A1形成的飞秒光丝作用于该添加了X元素的试样，形成等离子体荧光光谱并由光谱采集模块采集并进行检测，得到测得的特征谱线信号，结合测得的特征谱线信号中X元素的谱线信号强度和X元素的浓度即可以获得该类待测样品中X元素的谱线信号强度与浓度的关系；