图像寻优对土壤中重金属Cu元素稳定性的提高方法研究

作者：林晓梅; 陶思宇; 林京君^*; 黄玉涛; 车长金; 孙浩然

来源：光谱学与光谱分析, 2020, 40(10): 3282-3286.

• 激光诱导等离子体技术
• 土壤
• 图像寻优
• 内标法

为了提高土壤重金属激光诱导击穿光谱特征谱线的稳定性,进而提高土壤定量分析的精度,将图像寻优与激光诱导等离子体技术相结合对土壤中的Cu元素进行分析。通过实验对比分析了CuⅠ324.75 nm与CuⅠ327.40 nm两条谱线的特性,最后选取了CuⅠ324.75 nm作为分析谱线。利用小波变换对光谱进行了降噪处理,排除了基底效应对结果的影响,提高了光谱的稳定性。随后对不同延时下等离子体图像进行实时采集,分析了延迟时间对光斑面积与光谱强度的影响,确定了最佳延时为900 ns。在最佳延时、相同能量下,对不同浓度土壤有寻优模型的光谱数据RSD与无寻优光谱数据的RSD进行了对比。通过图像寻优模型选取最优的等离子体图像,利用选取后的谱线数据进行计算,发现不同浓度土壤的RSD都有较大改善,无寻优条件下,各浓度的RSD分别为5.39%, 6.22%, 7.56%, 8.42%和9.63%;寻优条件下,各浓度的RSD分别为3.24%, 4.47%, 5.32%, 6.13%和7.21%。图像寻优的方法有效抑制了连续背景辐射,提高了光谱的稳定性和重复性。与没有经过图像寻优的数据相比,经过图像寻优模型的谱线RSD分别下降了2.15%, 1.75%, 2.24%, 2.29%和2.42%。大大提高了土壤中Cu元素含量的检测稳定性。最后,利用内标法对土壤重金属进行定量分析,相比于无寻优条件下,有寻优条件下定标模型的精确度和稳定性都有提高,R2由0.978提高到了0.995。由以上数据可知图像寻优技术大大提高了光谱的稳定性,在土壤重金属LIBS检测中图像寻优技术可以很大程度地提高LIBS技术对元素检测的定量分析能力。

• 单位
  电子工程学院; 长春工业大学