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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

国内外研究现状

近年来对于金属的快速甄别研究已经十分普遍[6]，多数利用了激光诱导击穿光谱技术。中国海洋大学利用激光诱导击穿光谱技术来在海洋应用中处理问题，对两个激发波长下，水中LIBS光谱特性进行探测分析，以比较其烧蚀效果。通过激光诱导等离子体的时间分辨光谱，分析水下等离子体电子密度随时间的演化规律，确立了获得最佳LIBS探测效果所需的入水前激光脉冲能量Eun,(r)与探测距离r的关系，并应用到水下原位探测的模拟分析[7]；中南民族大学、华中科技大学用激光击穿光谱的方法对水溶液样品中的金属元素进行定性和定量分析。初步确定了4种元素在喷流模式下的检测限，实验所得的结果为检测工业废水中金属元素的含量提供了依据[8]. 在国外，人们对激光诱导击穿光谱技术进行了较为深入的研究，并且已在许多领域得到了广泛应用。Hubmer等将LIBS技术应用到氩氧脱碳转炉内高压下的液态高合金钢的在线工艺控制，认为LIBS技术能够应用于钢铁工业[9]。Colao等研究了火星地壳类似物LIBS检测的优化条件，探索了普通大气氛围和模拟火星氛围情况下采集延时、激光能量、激光轰击次数对实验分析的影响[10].0sticioli 等研究了将LIBS技术应用到艺术品的分析上，无需取样和样品制备，不会对艺术品外观及结构造成破坏[11]。Galmed等利用飞秒激光LIBS对硅作为衬底的Ti金属薄膜做深度剖面分析[12]。Anzano等利用LIBS技术实现了止痛药物的鉴别[13]。Rai等利用LIBS技术分析了抗糖尿病植物水提物的元素成分，解释了其抗病机理[14]。Diedrich等将LIBS技术应用到细菌种类的鉴定，认为该技术可为流行病诊断提供依据[15]。Gondal等利用LIBS对导致输电电缆的绝缘材料破坏的离子成分进行分析。Koch等研究了LIBS 技术对潮水中的铭元素进行定量分析，摸索了实验最佳条件[16]。Eseller 等将LIBS 技术用于对氢气中杂质气体的检测，指出测量有可靠性和可重复性[17]，等等。

2. 研究的基本内容

1.先介绍激光诱导击穿光谱技术的基本原理，包括激光与物质的相互作用过程，等离子体辐射，并得出该技术对定性与定量的理论分析依据。

2.自主设计并搭建了一套基于激光诱导击穿光谱技术的重金属元素探测系统，研究可能对实验结果造成影响的因素。

3.由于谱线飘移以及基体效应会对libs光谱造成影响，所以我们要对光谱仪进行误差校正，并利用高斯滤波器抑制噪声信号，优化实验所得结果。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

实施方案：

1）基于激光诱导击穿光谱技术自主设计并搭建一套探测金属元素的系统，研究可能对实验结果造成影响的因素并优化。

2）开始初步试验，将标准物质的等离子体光谱与nist数据库中的标准光谱对比，进行校正，选择一定的方法提高所得光谱的信噪比。

4. 参考文献

[1] wang y j, tu z q, zhou l, et al. research progress in analytical technology for heavy metals in atmospheric particles[j]. spectroscopy and spectral analysis, 2015, 35(4):1030-1032

[2] noll r, bette h, brysch a, et al. laser-induced breakdown spectrometry -applications for production control and quality assurance in the steel industry [j]. spectrochimica acta part b, 2001, 56(6):637-649.

[3]williams and phongikaroon s, elemental detection of cerium and gadolinium in aqueous aerosol using laser-induced breakdown spectroscopy, appl. spectrosc. 2016,70:1700-1708