基于激光诱导击穿光谱技术定量分析食用明胶中的铬元素

张颖; 张大成; 马新文; 潘冬; 赵冬梅

doi:10.7498/aps.63.145202

摘要

利用激光诱导击穿光谱技术对食用明胶样品中的铬元素进行定量分析. 采用Nd：YAG脉冲激光器三倍频输出的355 nm激光诱导击穿食用明胶产生激光等离子体，测量等离子发射光谱. 实验数据表明：使用内标法定量分析食用明胶样品中铬元素浓度分别为10–200 ppm（1 ppm=10-6）时，铬元素含量与分析谱线（CrI：245.43 nm）强度之间具有很好的线性关系. 分析了光谱探测延迟时间对明胶中铬元素激光诱导击穿光谱的影响，利用信号强度与信噪比获得了优化的光谱探测延迟时间实验参数.

关键词:

Abstract

We quantitatively analyze the concentration of element chromium in edible gelatin sample by the laser-induced breakdown spectroscopy. As the excitation source, Nd:YAG pulsed laser (wavelength 355 nm) is used to generate a laser plasma in edible gelatin. We study the relationship between spectral intensity and delay time, and find that the optimal condition is 1.7 μs. The experimental data show that the relation between the spectral line intensity (CrI: 425.43 nm) and the concentration of chromium is linear when we use the internal standard method to quantitatively analyze the concentration of chromium in a range from 10 ppm to 200 ppm. This study shows that internal standard method of quantitative analysis works well on measuring the chromium concentration in edible gelatin.

Keywords:

作者及机构信息

1.
中科院近代物理研究所, 兰州 730000;

2.
中国科学院大学, 北京 100049

基金项目: 中国科学院仪器功能开发项目（批准号：YG2012080）资助的课题.

Authors and contacts

1.
Institute of Modern Physics, Chinese Academy of Sciences, Lanzhou 730000, China;

2.
University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China

Funds: Project supported by the Program for Instrument Function Development of the Chinese Academy of Sciences, China (Grant No. YG2012080).

参考文献

[1]	Chen Z J, Li H K, Liu M, Li R H 2008 Spectrochim. Acta B 63 41
[2]	Liu D M, Lu D S, Li Z G, Lu L, Lei Z L 1993 Chin. Phys. Lett. 10 12
[3]	Liu J, Tao H Y, Gao X, Hao Z Q, Ling J Q 2013 Chin. Phys. B 22 044206
[4]	Dong M R, Lu J D, Li J 2011 Acta Opt. Sin. 31 1 (in Chinese) [董美蓉, 陆继东, 李军 2011 光学学报 31 1]
[5]	Fornarini L, Spizzichino V, Colao F, Fantoni R, Lazic V 2006 Anal. Bioanal. Chem. 385 272
[6]	Melessanaki K, Papadakis V, Balas C, Anglos D 2001 Spectrochim. Acta Part B 56 2337
[7]	Corsi M, Cristoforetti G, Hidalgo M, Legnaioli S, Palleschi V, Salvetti A, Tognoni E, Vallebona C 2006 Appl. Geochem. 21 748
[8]	Zhang D C, Ma X W, Zhu X L, Li Bin, Zu K L 2008 Acta Phys. Sin. 57 6348 (in Chinese) [张大成, 马新文, 朱小龙, 李斌, 祖凯玲 2008 物理学报 57 6348]
[9]	Sall B, Cremers D A, Maurice S, Wiens R C 2005 Spectrochim. Acta Part B 60 479
[10]	Radziemski L, Cremers D A, Benelli K, Khoo C, Harris R D 2005 Spectrochim. Acta Part B 60 237
[11]	Shen X K, Liu Y F 2008 Appl Opt. 47 11
[12]	Jung E C, Lee D H, Yun J G, Yeon J W, Song K 2011 Spectrochim. Acta Part B: Atom. Spectrosc. 66 9
[13]	Wang C L, Liu J G, Zhao N J, Ma M J, Wang Y, et al. 2013 Acta Phys. Sin. 62 125201 (in Chinese) [王春龙, 刘建国, 赵南京, 马明俊, 王寅, 等 2013 物理学报 62 125201]
[14]	Zhang X, Yao M Y, Liu M H 2013 Acta Phys. Sin. 62 044211 (in Chinese) [张旭, 姚明印, 刘木华 2013 物理学报 62 044211]
[15]	Sun D X, Sun M G, Dong C Z, Wang X L, Zhang D C, Ma X W 2011 Acta Phys. Sin. 59 4571 (in Chinese) [孙对兄, 苏茂根, 董晨钟, 王向丽, 张大成, 马新文 2011 物理学报 59 4571]
[16]	Lu C P, Liu W Q, Zhao N J, Liu L T, Chen D, Zhang Y J, Liu J G 2011 Acta Phys. Sin. 60 045206 (in Chinese) [鲁翠萍, 刘文清, 赵南京, 刘立拓, 陈东, 张玉均, 刘建国 2011 物理学报 60 045206]
[17]	Cui Z F, Zhang X Y, Yao G X, Wang X L 2006 Acta Phys. Sin. 55 4506 (in Chinese) [崔执凤, 张先炎, 姚关心, 汪小丽 2006 物理学报 55 4506]
[18]	National Intitute of Standards and Technology, Atomic Spectral Database. http: //physics. nist. gov
[19]	Xie C L, Lu J D, Yao S C, Liang J J 2011 Laser and Optoelectr. Prog. 48 (in Chinese) [谢承利, 陆继东, 姚顺春, 梁俊杰 2011 激光与光电子学进 48]
[20]	Xin R X, et al. 2004 Plasma Atomic Emission Spectroscopy Analysis (Beijing: Chemical Industry Press) pp123-130 (in Chinese) [辛仁轩, 等 2004 离子体原子发射光谱分析 (北京: 化学工业出版社) 第123–130页]

施引文献

[1]	Chen Z J, Li H K, Liu M, Li R H 2008 Spectrochim. Acta B 63 41
[2]	Liu D M, Lu D S, Li Z G, Lu L, Lei Z L 1993 Chin. Phys. Lett. 10 12
[3]	Liu J, Tao H Y, Gao X, Hao Z Q, Ling J Q 2013 Chin. Phys. B 22 044206
[4]	Dong M R, Lu J D, Li J 2011 Acta Opt. Sin. 31 1 (in Chinese) [董美蓉, 陆继东, 李军 2011 光学学报 31 1]
[5]	Fornarini L, Spizzichino V, Colao F, Fantoni R, Lazic V 2006 Anal. Bioanal. Chem. 385 272
[6]	Melessanaki K, Papadakis V, Balas C, Anglos D 2001 Spectrochim. Acta Part B 56 2337
[7]	Corsi M, Cristoforetti G, Hidalgo M, Legnaioli S, Palleschi V, Salvetti A, Tognoni E, Vallebona C 2006 Appl. Geochem. 21 748
[8]	Zhang D C, Ma X W, Zhu X L, Li Bin, Zu K L 2008 Acta Phys. Sin. 57 6348 (in Chinese) [张大成, 马新文, 朱小龙, 李斌, 祖凯玲 2008 物理学报 57 6348]
[9]	Sall B, Cremers D A, Maurice S, Wiens R C 2005 Spectrochim. Acta Part B 60 479
[10]	Radziemski L, Cremers D A, Benelli K, Khoo C, Harris R D 2005 Spectrochim. Acta Part B 60 237
[11]	Shen X K, Liu Y F 2008 Appl Opt. 47 11
[12]	Jung E C, Lee D H, Yun J G, Yeon J W, Song K 2011 Spectrochim. Acta Part B: Atom. Spectrosc. 66 9
[13]	Wang C L, Liu J G, Zhao N J, Ma M J, Wang Y, et al. 2013 Acta Phys. Sin. 62 125201 (in Chinese) [王春龙, 刘建国, 赵南京, 马明俊, 王寅, 等 2013 物理学报 62 125201]
[14]	Zhang X, Yao M Y, Liu M H 2013 Acta Phys. Sin. 62 044211 (in Chinese) [张旭, 姚明印, 刘木华 2013 物理学报 62 044211]
[15]	Sun D X, Sun M G, Dong C Z, Wang X L, Zhang D C, Ma X W 2011 Acta Phys. Sin. 59 4571 (in Chinese) [孙对兄, 苏茂根, 董晨钟, 王向丽, 张大成, 马新文 2011 物理学报 59 4571]
[16]	Lu C P, Liu W Q, Zhao N J, Liu L T, Chen D, Zhang Y J, Liu J G 2011 Acta Phys. Sin. 60 045206 (in Chinese) [鲁翠萍, 刘文清, 赵南京, 刘立拓, 陈东, 张玉均, 刘建国 2011 物理学报 60 045206]
[17]	Cui Z F, Zhang X Y, Yao G X, Wang X L 2006 Acta Phys. Sin. 55 4506 (in Chinese) [崔执凤, 张先炎, 姚关心, 汪小丽 2006 物理学报 55 4506]
[18]	National Intitute of Standards and Technology, Atomic Spectral Database. http: //physics. nist. gov
[19]	Xie C L, Lu J D, Yao S C, Liang J J 2011 Laser and Optoelectr. Prog. 48 (in Chinese) [谢承利, 陆继东, 姚顺春, 梁俊杰 2011 激光与光电子学进 48]
[20]	Xin R X, et al. 2004 Plasma Atomic Emission Spectroscopy Analysis (Beijing: Chemical Industry Press) pp123-130 (in Chinese) [辛仁轩, 等 2004 离子体原子发射光谱分析 (北京: 化学工业出版社) 第123–130页]

[1]	侯佳佳, 张大成, 冯中琦, 朱江峰. 基于温度迭代校正自吸收效应的激光诱导击穿光谱定量分析方法. 物理学报, 2024, 73(5): 054205. doi: 10.7498/aps.73.20231541
[2]	何霄, 肖小舟, 何滨, 薛平, 肖嘉莹. 基于光声泵浦成像的氧分压测量定量分析. 物理学报, 2023, 72(21): 218101. doi: 10.7498/aps.72.20231041
[3]	董鹏凯, 赵上勇, 郑柯鑫, 王蓟, 高勋, 郝作强, 林景全. 激光诱导击穿光谱技术结合神经网络和支持向量机算法的人参产地快速识别研究. 物理学报, 2021, 70(4): 040201. doi: 10.7498/aps.70.20201520
[4]	戴宇佳, 李明亮, 宋超, 高勋, 郝作强, 林景全. 空间约束结合梯度下降法提高铝合金中Fe成分激光诱导击穿光谱技术检测精度. 物理学报, 2021, 70(20): 205204. doi: 10.7498/aps.70.20210792
[5]	杨雪, 李苏宇, 姜远飞, 陈安民, 金明星. 不同样品温度下聚焦透镜到样品表面距离对激光诱导铜击穿光谱的影响. 物理学报, 2019, 68(6): 065201. doi: 10.7498/aps.68.20182198
[6]	赵法刚, 张宇, 张雷, 尹王保, 董磊, 马维光, 肖连团, 贾锁堂. 基于自吸收量化的激光诱导等离子体表征方法. 物理学报, 2018, 67(16): 165201. doi: 10.7498/aps.67.20180374
[7]	杨文斌, 周江宁, 李斌成, 邢廷文. 激光诱导氮气等离子体时间分辨光谱研究及温度和电子密度测量. 物理学报, 2017, 66(9): 095201. doi: 10.7498/aps.66.095201
[8]	吴宜青, 刘津, 莫欣欣, 孙通, 刘木华. 共轴双脉冲激光诱导击穿光谱结合双谱线内标法定量分析植物油中的铬. 物理学报, 2017, 66(5): 054206. doi: 10.7498/aps.66.054206
[9]	刘玉峰, 张连水, 和万霖, 黄宇, 杜艳君, 蓝丽娟, 丁艳军, 彭志敏. 激光诱导击穿火焰等离子体光谱研究. 物理学报, 2015, 64(4): 045202. doi: 10.7498/aps.64.045202
[10]	刘玉峰, 丁艳军, 彭志敏, 黄宇, 杜艳君. 激光诱导击穿空气等离子体时间分辨特性的光谱研究. 物理学报, 2014, 63(20): 205205. doi: 10.7498/aps.63.205205
[11]	陈添兵, 姚明印, 刘木华, 林永增, 黎文兵, 郑美兰, 周华茂. 基于多元定标法的脐橙Pb元素激光诱导击穿光谱定量分析. 物理学报, 2014, 63(10): 104213. doi: 10.7498/aps.63.104213
[12]	郭连波, 郝荣飞, 郝中骐, 李阔湖, 沈萌, 任昭, 李祥友, 曾晓雁. 激光诱导AlO自由基B2+X2+跃迁光谱研究. 物理学报, 2013, 62(22): 224211. doi: 10.7498/aps.62.224211
[13]	于洋, 郝中骐, 李常茂, 郭连波, 李阔湖, 曾庆栋, 李祥友, 任昭, 曾晓雁. 支持向量机算法在激光诱导击穿光谱技术塑料识别中的应用研究. 物理学报, 2013, 62(21): 215201. doi: 10.7498/aps.62.215201
[14]	王春龙, 刘建国, 赵南京, 马明俊, 王寅, 胡丽, 张大海, 余洋, 孟德硕, 章炜, 刘晶, 张玉钧, 刘文清. 水体重金属激光诱导击穿光谱定量分析方法对比研究. 物理学报, 2013, 62(12): 125201. doi: 10.7498/aps.62.125201
[15]	张旭, 姚明印, 刘木华. 激光诱导击穿光谱结合偏最小二乘法定量分析脐橙中Cd含量. 物理学报, 2013, 62(4): 044211. doi: 10.7498/aps.62.044211
[16]	鲁翠萍, 刘文清, 赵南京, 刘立拓, 陈东, 张玉钧, 刘建国. 土壤重金属铬元素的激光诱导击穿光谱定量分析研究. 物理学报, 2011, 60(4): 045206. doi: 10.7498/aps.60.045206
[17]	孙对兄, 苏茂根, 董晨钟, 王向丽, 张大成, 马新文. 基于激光诱导击穿光谱技术的铝合金成分定量分析. 物理学报, 2010, 59(7): 4571-4576. doi: 10.7498/aps.59.4571
[18]	马晓菁, 赵红卫, 代斌, 刘桂锋. 次黄嘌呤及其核苷的THz光谱. 物理学报, 2008, 57(6): 3429-3434. doi: 10.7498/aps.57.3429
[19]	张大成, 马新文, 朱小龙, 李斌, 祖凯玲. 激光诱导击穿光谱应用于三种水果样品微量元素的分析. 物理学报, 2008, 57(10): 6348-6353. doi: 10.7498/aps.57.6348
[20]	崔执凤, 张先燚, 姚关心, 汪小丽, 许新胜, 郑贤锋, 凤尔银, 季学韩. 铅黄铜合金中痕量元素定量分析的激光诱导击穿谱研究. 物理学报, 2006, 55(9): 4506-4513. doi: 10.7498/aps.55.4506

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