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摘要：随着可持续进展的需要和人们环境保护意识的提升，开始普遍关注大气污染的危害。如何有效制约烟气污染物的排放已逐渐成为燃烧科研中一个新兴而前沿的领域，并成为政府部门和科研机构愈来愈关注的热点。制约烟气中污染物排放的前提是对烟气中污染物含量进行实时、在线的测量。本论文将激光击穿光谱技术（Laser-Induced Breakdown Spectroscopy）引入到燃烧烟气的检测之中，实现对燃烧历程中多种污染物排放的实时在线监测，这将对大气污染的防治产生积极而深远的影响。本论文针对利用LIBS技术解决烟气中重金属元素实时、在线检测这一难题开展了一系列探讨，主要工作如下：（1）建立一套LIBS烟气监测装置。该实验装置主要由检测系统、模拟烟气发生系统、实际烟气发生系统组成。通过对样品反应室及整台系统的集成，使得该套实验装置能实现实时在线的对烟气中Ni、Cd、Hg、Fe、Mg、Cu、Ca、Al、Pb、Sr、Ba、Na、K等十三种元素进行定性浅析，为后面工作的开展奠定了基础。（2）提升装置的检测能力。本论文对提升检测灵敏度、扩展检测波长范围、有效信号处理策略等关键技术开展系统的探讨，提升LIBS技术综合检测能力，满足实际烟气监测的要求。LIBS技术的信号强度与许多因素相关，除样品的性质与含量外，还与系统的技术参数相关。本论文对这些参数进行了探讨得到激光能量为100mJ、检测延时为500ns、检测门宽为3μs、累加次数为20次的最佳的系统参数组合。由于烟气中含量很低的有毒微粒物的检测，采取样品压缩技术来提升检测灵敏度，喷口的入口直径为24mm，出口直径为1mm，通过将大面积入口收集的样品颗粒以小面积出口喷射到激光等离子体区的办法，来相对增加被检测颗粒的含量（密度），进而提升光谱检测的灵敏度。（3）检测装置的标定系统探讨。烟气中重金属元素含量的定标比其它形式样品的定标要复杂得多。由于目前没有标准的样品来进行标定，由此本论文研发设计了两套定标系统液-固转化定标系统和干式流化床定标系统，通过该定标系统产生已知浓度的样品来进行标定，制定各浅析元素的定标曲线，建立各种元素用于定量浅析的特点谱线的原子物理参数数据库，构建各重金属元素快速定量浅析计算依据，并通过定标曲线计算获得了Ni(5.09mg/m~3)、Cd(1.00mg/m~3)、Hg(6.17mg/m~3)、Pb(60.64mg/m~3)、Sr(0.64mg/m~3)、Ba(0.83mg/m~3)等重金属元素的检测限。这些探讨结果为将LIBS技术进展成为一种实用的烟气污染检测手段奠定了技术基础。关键词：激光击穿光谱论文烟气论文重金属元素论文定性和定量浅析论文定标系统论文
摘要7-9
ABSTRACT9-11
第1章 绪论11-15
1.1 课题探讨背景及作用11-13
1.2 激光击穿光谱技术的探讨近况13-14
1.3 本论文探讨的内容14-15
第2章 激光击穿光谱技术的原理与实验装置15-24
2.1 激光击穿光谱技术的原理15-16
2.2 激光击穿光谱技术定量浅析的模型16-17
2.3 烟气 LIBS 检测的实验装置17-23
2.3.1 激光器19-20
2.3.2 收光系统20-21
2.3.3 分光系统21-22
2.3.4 光信号的探测系统22-23
2.4 本章小结23-24
第3章 提升 LIBS 技术综合检测能力的探讨24-32
3.1 喷口压缩技术24-26
3.2 收光方式26-27
3.3 实验参数探讨27-31
3.3.1 激光能量27-29
3.3.2 时间演化29
3.3.3 累加次数29-30
3.3.4 采样门宽30-31
3.5 本章小结31-32
第4章 烟气 LIBS 检测系统的定标策略探讨32-43
4.1 液-固转化定标系统32-35
4.1.1 液-固转化定标系统与热阱的联系33-34
4.1.2 加热冷却与不加热冷却的比较34-35
4.2 干式流化床气溶胶定标系统35-42
4.2.1 流化床气溶胶发生器的测试38-42
4.3 本章小结42-43
第5章 烟气中重金属的定性和定量浅析43-55
5.1 定性浅析43-45
5.2 定量浅析45-48
5.2.1 定标探讨45-46
5.2.2 定标曲线的建立46-48
5.3 实际烟气的测量48-53
5.4 元素的检测下限53-54
5.5 本章小结54-55
第6章 总结与展望55-57
6.1 全文总结55
6.2 展望55-57