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摘要
为促进LIBS技术在微量重金属元素检测以及核污染检测领域的应用，提高检测灵敏度和准确性，采用了激光双脉冲LIBS技术和光电双脉冲LIBS技术，分别对土壤和二氧化硅中的铀元素进行分析。首先，对激光脉冲能量、电压和采集延时等参数进行优化，提高铀元素特征谱线的强度和信噪比；然后在优化实验参数条件下，对含不同浓度铀元素的土壤样品和二氧化硅样品进行激发；选取UII 367.01 nm、 UII 454.36 nm两条铀元素的特征谱线作为分析线，通过铀元素浓度与特征谱线强度的线性关系，建立定标曲线。双脉冲激光激发条件为：激光脉冲1作为预脉冲，主要参数为1 064 nm, 90 mJ, 9.2 ns,激光脉冲2作为再加热脉冲，主要参数为355 nm, 50 mJ, 8 ns,两个脉冲的时间间隔800 ns,光谱采集相对第二个脉冲延时1μs,得到铀元素在土壤和二氧化硅两种样品中的浓度检测下限分别为572和110 mg·kg-1,拟合优度值R2分别为0.958和0.999。在光电双脉冲激发条件下，激光脉冲作为预脉冲，主要参数为355 nm, 50 mJ, 8 ns,高压电脉冲作为再加热脉冲，主要参数为3 900 V、方波、脉宽50μs,两个脉冲的时间间隔1μs,得到铀元素在土壤和二氧化硅两种样品中的浓度检测限分别为108和64 mg·kg-1,拟合优度值R2分别为0.991和0.997。研究结果表明：在相同激发条件下，铀元素的特征谱线存在明显的基体效应，在二氧化硅样品中具有更高的光谱强度、更低的检测限和更高的拟合优度值；相比于激光双脉冲，光电双脉冲能显著增强铀元素特征谱线的强度、稳定性和提高信噪比，且光电双脉冲系统的光路更简单，这对于LIBS技术的发展以及应用具有重要参考意义。该研究方法和研究结果可为土壤重金属污染检测、核泄漏时土壤和气溶胶的应急监测提供技术支持。
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单位西南科技大学; 中国人民解放军陆军勤务学院
