[发明专利]一种流体中卤族元素检测方法及检测系统

说明书

本发明属于激光诱导等离子体发射光谱检测领域，具体公开一种流体中卤族元素检测方法及检测系统，方法包括：将含有卤族元素的待测流体通向含有碱金属元素的介质中；采用激光烧蚀所述待测流体，介质同时也被烧蚀，激光烧蚀产生的等离子体中同时含有碱金属原子和卤族原子，该碱金属原子和卤族原子结合形成分子；通过检测分子所发射的光谱信息，得到待测流体中卤族元素的种类和含量。本发明采用激光同时烧蚀含卤族元素的流体和含碱金属元素的介质，获得很强的分子发射光谱，通过分子发射光谱来分析卤族元素信息，有效解决卤族元素的原子发射光谱在可见光区域较弱的问题，实现卤族元素的实时在线高灵敏度检测，装置简单，检测速度快，不受环境限制。

技术领域

本发明属于激光诱导等离子体发射光谱检测领域，更具体地，涉及一种流体中卤族元素检测方法及检测系统。

背景技术

水溶液中的氟和氯元素的含量是评价水质的重要指标，高含量的氟和氯元素将会严重危害人体的健康；工业排放废气中卤代烃的含量过高可对生态环境和人身安全造成严重危害；因此，快速、准确和实时在线的检测流体(液体/气体)卤素元素有着重要意义。目前，水溶液中氟和氯元素的检测主要以离子色谱法为主，气体中卤代烃的检测以气相色谱法为主，他们虽然能够准确的检测卤族元素的含量，但检测分析周期长，不能实时在线监测，时效性性差。激光诱导击穿光谱(Laser-induced breakdown spectroscopy,简称LIBS)是一种分析激光烧蚀样品产生等离子体的发射光谱技术，其通过发射光谱的信息实现对物质组成成分的种类和含量的测量。LIBS技术具有制样简单、检测速度快、实时和在线、不受样品种类和环境的限制等特点，在卤族元素检测领域，已经成为一种可行的工具。

然而，由于卤族元素特殊的能级结构(第一电离较大)，其较强的谱线处于真空紫外区域。但紫外光在空气中传播时存在容易被氧气吸收的问题，并且现有探测器在真空紫外的探测效率较低，LIBS技术在检测流体中卤素元素的灵敏度很难达到实际应用的检测标准。目前，为了改善激光诱导击穿光谱对卤族元素的检测灵敏度，一部分国内外学者通过将整个或部分LIBS检测装置置于真空或惰性环境中，来减弱真空紫外谱线被氧气吸收，从而提高光谱的强度，这种方法虽然能有效地提高LIBS技术对卤族元素的检测灵敏度，但由于其装置的复杂性和其检测条件的苛刻，使其仅仅适用于实验室的分析，无法满足实际现场的实时在线分析。另一部分国内外学者通过选择卤族元素处于可见光区域较弱的谱线结合光谱增强方法，来提高LIBS技术对卤族元素的检测灵敏度，如双脉冲LIBS，火花放电辅助LIBS和微波辅助LIBS。这些技术都是通过对原有激光烧蚀样品产生的等离子体再作用，例如双脉冲LIBS通过第二束激光器的激光辐照等离子体，实现等离子体的二次激发，从而提高光谱强度；火花放电辅助LIBS通过高压火花放电装置往等离子体中注入新的能量，从而提高光谱强度；微波辅助LIBS通过微波装置对等离子体二次加热，从而提高光谱强度。由上可知，LIBS技术结合光谱增强方法虽然可以提高卤族元素原子谱线的光谱强度，但同时也增加了仪器装置的复杂性和成本，不利于实际应用的广泛推广。

发明内容

本发明提供一种流体中卤族元素检测方法及检测系统，用以解决现有基于LIBS的卤族元素检测方法存在检测装置复杂、成本高而导致难以实际应用推广的技术问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种流体中卤族元素检测方法，包括：

将含有卤族元素的待测流体通向含有碱金属元素的介质中；

采用激光烧蚀所述待测流体，所述介质同时也被烧蚀，激光烧蚀产生的等离子体中同时含有碱金属原子和卤族原子，该碱金属原子和卤族原子结合形成分子；

通过检测所述分子所发射的光谱信息，得到所述待测流体中卤族元素的种类和含量。