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近日，上海凱來實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司成功地完成了清華大學(xué)BP清潔能源研發(fā)與教育中心的激光誘導(dǎo)擊穿光譜儀(LIBS)的安裝調(diào)試工作。目前這套Spectrolaser 4000 Target LIBS系統(tǒng)標(biāo)配有532nm激光源，最大能量為1064nm，300mj，4通道光譜儀，CCD檢測(cè)器，內(nèi)置圖像2維掃描系統(tǒng)，將協(xié)助該中心進(jìn)行煤炭領(lǐng)域的研究工作，最終目標(biāo)將在煤礦，發(fā)電廠等企業(yè)實(shí)現(xiàn)在線快速分析，這標(biāo)志著中國(guó)在煤炭的元素分析領(lǐng)域?qū)⒄莆找环N嶄新的分析手段。

　　

清華大學(xué)BP清潔能源研發(fā)與教育中心的激光誘導(dǎo)擊穿光譜儀(LIBS)

　　

LIBS應(yīng)用專家講解中

　　

激光源導(dǎo)出系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)

　　

在大氣環(huán)境中激發(fā)效果

　　

外置激光源空氣中測(cè)試名片中元素含量的實(shí)驗(yàn)

　　

標(biāo)煤(GBW111 O2i)

　　

標(biāo)煤(GBW111 O2i)LIBS 圖譜1

　　

標(biāo)煤(GBW111 O2i)LIBS 圖譜2

　　標(biāo)煤(GBW111 O2i)結(jié)果顯示，該樣品煤中含有Si, Fe, N, Ti, C, Mg, Ba, Na, Sr, K, Ca, O、H、Al等多種元素，其中總S含量為33.51%(偏差為0.18%)，揮發(fā)性硫含量為24.92%(偏差為0.29%)，C含量為49.83%(偏差為0.35%)，H含量為2.98%(偏差為0.14%),N含量為0.90%(偏差為0.03%)，完全符合標(biāo)準(zhǔn)。

　　傳統(tǒng)的煤分析方法不僅樣品前處理復(fù)雜，實(shí)驗(yàn)操作步驟冗長(zhǎng)，而且用戶需要大量的經(jīng)費(fèi)用于購(gòu)買不同的儀器和試劑。然而，利用LIBS進(jìn)行煤炭分析，樣品制備簡(jiǎn)單，用戶僅需短短二十秒，即可輕松的從軟件中準(zhǔn)確讀出樣品的所有元素以及各元素的含量。因此，LIBS的出現(xiàn)大幅度提高了實(shí)驗(yàn)人員的工作效率，節(jié)約了成本。

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煤炭分析背景資料

　　煤炭是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，煤炭企業(yè)生產(chǎn)的煤炭產(chǎn)品不僅要在數(shù)量上滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)各物質(zhì)生產(chǎn)部門的生產(chǎn)和人民群眾的生活需要，而且也要在質(zhì)量上滿足不同用戶的使用要求。

　　長(zhǎng)期以來，我國(guó)煤炭供需關(guān)系總的來講一直比較緊張，只要將煤炭從地下采出，銷售就不成問題，這在一定程度上也淡化了人們的質(zhì)量意識(shí)。但發(fā)展到今天，煤炭質(zhì)量問題己引起越來越多用戶的高度重視，對(duì)煤炭企業(yè)提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。從目前煤炭市場(chǎng)情況看，煤質(zhì)不好，不僅價(jià)格較低，而且煤炭的利用率較低，浪費(fèi)嚴(yán)重。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)煤炭平均利用率約在30%左右。一般來說煤炭燃燒時(shí)，煤質(zhì)越差，熱損失越多，熱效率也就越低，耗煤數(shù)量也越多。如普通鍋爐使用灰分為4O%的原料煤與使用灰分為90%的原料煤相比，熱效率至少相差10%。可見，由于煤質(zhì)不好或供煤品種的不對(duì)路，其浪費(fèi)是驚人的。

　　同時(shí)，我國(guó)每年因燃煤而產(chǎn)生的硫的氧化物和氮的氧化物的總量在1000萬(wàn)t以上，這些有害的酸性氣體排入大氣后，在一定的條件下與雨水一起再降到地面。相當(dāng)于從空中降下2000多萬(wàn)t強(qiáng)酸，對(duì)環(huán)境污染很大，特別是煙煤中所含苯并芘對(duì)人體危害最大，其濃度每增加百萬(wàn)分之一，癌發(fā)率上升5%。由上可見，提高煤炭質(zhì)量，不僅可以達(dá)到節(jié)約煤炭，降低用戶生產(chǎn)成本的目的，而且有利于環(huán)境的保護(hù)，減輕煤炭利用對(duì)環(huán)境的污染。

　　為了嚴(yán)格控制煤炭的質(zhì)量，1987年，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局發(fā)布《煤質(zhì)分析試驗(yàn)方法一般規(guī)定》(GB/T 483-1987)。其中包括：煤的元素分析方法;煤中碳和氫測(cè)定方法電量—重量法;煤中全硫的測(cè)定方法;煤中各種形態(tài)硫的測(cè)定方法;煤中磷的測(cè)定方法;煤中砷的測(cè)定方法;煤中氯的測(cè)定方法;煤中氟的測(cè)定方法;煤中鍺的測(cè)定方法;煤中鎵的測(cè)定方法;煤灰中鉀、鈉、鐵、鈣、鎂、錳的測(cè)定方法(原子吸收分光光度法);煤中鉻、錫、鉛的測(cè)定方法;煤中鈾的測(cè)定方法;煤中釩的測(cè)定方法;煤中硒的測(cè)定方法;煤中汞的測(cè)定方法等等(詳見GB/T 483-1987)。

　　傳統(tǒng)的方法不僅樣品前處理復(fù)雜，實(shí)驗(yàn)操作步驟冗長(zhǎng)，而且用戶需要大量的經(jīng)費(fèi)用于購(gòu)買不同的儀器和試劑。然而，利用LIBS進(jìn)行煤炭分析，樣品制備簡(jiǎn)單，用戶僅需短短二十秒，即可輕松的從軟件中準(zhǔn)確讀出樣品的所有元素以及各元素的含量。因此，LIBS的出現(xiàn)大幅度提高了實(shí)驗(yàn)人員的工作效率，節(jié)約了成本。

　　

實(shí)驗(yàn)室留影1

　　

技術(shù)交流會(huì)議合影留念

　　LIBS 技術(shù)背景介紹

　　激光誘導(dǎo)擊穿光譜儀(LIBS)，無(wú)論是在樣品制備、檢測(cè)元素及分析時(shí)間上都明顯優(yōu)異于傳統(tǒng)分析技術(shù)。其基本原理是使用高能量激光光源在分析材料表面形成高強(qiáng)度激光光斑(等離子體)，使樣品激發(fā)而發(fā)光， 通過檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)激發(fā)光信號(hào)的分析從而對(duì)待測(cè)樣品元素進(jìn)行定性和定量分析。

　　早在1961年，相關(guān)技術(shù)的論文已發(fā)表在了Brech上，但由于當(dāng)時(shí)的激光發(fā)射器造價(jià)較高，實(shí)際生產(chǎn)的應(yīng)用并不多見。隨著激光發(fā)射器的商業(yè)化，LIBS已經(jīng)逐漸應(yīng)用在各行各業(yè)：環(huán)境：土壤，微粒，沉積物;材料分析：金屬，礦渣，塑料，玻璃、煤炭;法醫(yī)和生物醫(yī)學(xué)：牙齒，骨頭;計(jì)量學(xué)：硅晶片，半導(dǎo)體材料;生物學(xué)研究：植物，谷物;國(guó)防和軍事：爆破，生化武器;藝術(shù)品修復(fù)和保存：顏料;寶石學(xué)和冶金術(shù)：貴金屬，寶石。

　　上海凱來?yè)碛幸恢Ю碚撝R(shí)扎實(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富的團(tuán)隊(duì)，秉承著為客戶提供完善技術(shù)服務(wù)的理念，與清華大學(xué)BP清潔能源研發(fā)與教育中心合作開發(fā)LIBS在煤炭領(lǐng)域中的應(yīng)用。此次合作也對(duì)LIBS技術(shù)的肯定，歡迎任何對(duì)此技術(shù)方法感興趣的分析工作者一起探討，同時(shí)我們可以提供測(cè)試服務(wù)。相信在不久的將來，LIBS將具有廣闊的市場(chǎng)前景。