第30卷，第1期 2010年1月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
空气及水汽的激光诱导击穿光谱特性实验研究
Vol. 30, No. 1, pp1-5 January,20i0
丁慧林，高立新，郑海洋，王颖萍，黄腾，丁蓄，张为俊，方
蔡
中国科学院安徽光学精密机械研究所，环境光谱学实验室，安徽合肥230031
摘要以大气颗粒物测量为目标，实验研究了作为背景的空气分子的激光诱导击穿光谱（laser induced breakdown spectrometry，LIBS)，以NIST原子发射谱线数据库为参考，对其中的O，N，H等主要元素的特征谱线进行了标识。研究了CCD光谱仪实验参数对空气等离子体发射谱线的影响，得出积分延时大于7us 时可以较好地减小空气分子所产生的于扰谱线，积分时间宽度大于仅器最小值（1.1ms)时对谱线信号强度影响较小等结论，还研究了水汽的激光诱导击穿光谱，分析了O，N，H等元素的发射谱线信号强度的变化，发现H的发射谱线信号强度与水汽含量之间具有很好的线性关系。这些结果对于在大气环境条件下，对大气题粒物的识别其有重要的指导意义
同激光诱导击穿光谱（LIBS)；大气颗粒物；延时；积分时间宽度；相对湿度
关键词
中图分类号：0657.3
引言
文献标识码：A
D0I; 10. 3964/j. issn. 1000-0593(2010)01-0001-05
常复杂，不仅取决于激光烧蚀等离子体的温度、形状、尺寸、发射光谱特性，还与激光作用区周边的大气环境、气体组成和压力有很大关系。
当前，环境的污染和人类的健康是全球共同关注的重大向题，而大气中存在的各种气溶胶粒子（大气颗粒物)在对环境污染和人类健康的影响中占有重要地位。大气颗粒物本身是一个具有多样性并且经常波动的系统，其粒径分布、浓度
分布和化学组分等，都是不稳定的，这
速以及在线分
术是极大的气颗粒物的研究LIBS 谱相关问题作原理是或气落胶粒等离子体的金属原特征谱线自
，这些对当前的有极大的应用流颗粒物测究
中等离子体发射光
的强脉冲激光束作用样品脱时局部气化，新质都波分解成基本元
子会发射出较强并在该原子对成的元素者
展连续、快等和分析技成，在大
文主要气光其气体
度的商源于激发态谱线，这些的含量密切关
联，因而可用于样品中所含元素的种类识别及含量测量。作为一种样品准备过程简单（或无样品准备）、设备便于携带运输、可以实现在线分析，以及具有定测量能力的原子发射谐技术，已被广泛应用于对固体、液体、气体以及气溶胶粒子的定性和定量分析(3)，
在LIBS技术中，激光束与目标物质的相互作用过程非
关于周边环境对LIBS的影响已有很多的研究，如Nor-dstroml"]使用CO，激光器研究了大气激光诱导击穿光谱中的N，O元素在350～900nm波段范图内的光谱特征，考察了激光脉冲能量的变化对谱线特征的影响，并与NIST原子发射谱线数据库进行了比较。Milan等[9]尝试使用"门CCD" 的时间和空间分辨消除环境空气中的C，O，N等在异丁烯
酸甲脂的L 了评价。
测量过程中造成的干涉效应，并对结果进行 ffidi[10]等在双脉冲LIBS的条件下研究了空气的
激光诱导击穿等离子体(LIP)形成时，局部范围内大气压力和浓度的减少造成N，O发射谱线的减弱与燃烧基团原子发
射谱线的增强 0基团的存在
了环境气都出于对信
之间的关系。Gleasonf]系统地研究了O,或含 IBS探测乘的影响。影湘等[12)系统地研究性质和压力对LIBS信号的影响。这些研究大比的考虑，侧重于研究周边环境气体的种类、
压力等条件对测量对象信号的增强或猝灭作用。
术在大气环境条件下的光谱学应用有很多实际
LIRS技：
的优点，如设备简单、灵活的样品处理，易维护面导致的低耗费，而这些优点都是自动测量，特别是在线分析所要求的，更适合外场及移动式检测。然而，与真空或级冲气体条件下的应用相比，LIBS在大气环境条件下的应用也存在些缺点和受到一些限制，例如在大气环境下，大量的空气分
收稿日期：2008-11-29，修订日期：2009-03-02
基金项目：国防科技工业局，中国科学院创新基础基金项目和国家自然科学基金项目(20677056)资助
作者简介：丁慧林，女，1985年生，中国科学院安徽光学精密机械研究所硕士研究生万方数据
e-mail; dhlaza@mail, ustc, edu. cn