《水稻重金屬的MA-LIBS快速微區掃描痕量檢測方法研究》是依託中國科學院合肥物質科學研究院，由王琦擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：水稻重金屬的MA-LIBS快速微區掃描痕量檢測方法研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：王琦
- 依託單位：中國科學院合肥物質科學研究院
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
近年來，稻穀重金屬污染現象日趨普遍，對其進行微區分析是開展水稻重金屬研究的關鍵環節。然而目前的微區檢測手段過程繁瑣、價格昂貴，無法簡便地對水稻重金屬進行微區檢測。雷射誘導擊穿光譜(LIBS)在微區分析方面具有快速掃描分析且設備價廉易於操作的優點，缺點是檢測靈敏度與空間解析度相矛盾。本項目提出通過微波輔助的雷射誘導擊穿光譜技術（MA-LIBS）提高檢測靈敏度。基於色散關係理論和實驗，確定微波耦合電漿電子密度閾值；通過研究電漿參數對信號的影響，探索MA-LIBS信號增強機制；調節微波功率，實現重金屬Cd、Cr、Pb的分析線有效激發；實現在少量的雷射燒蝕量下，提高檢測靈敏度。根據雷射器的參數設計微斑聚焦系統。MA-LIBS、微斑聚焦系統和高精密移動平台相結合解決靈敏度與空間解析度的矛盾，實現水稻重金屬的高解析度、高靈敏度的微區掃描檢測，本項目的實施能夠為植物快速微區掃描分析提供新手段。
結題摘要
重金屬和礦質元素對水稻生長具有重要作用，對礦質元素和重金屬進行微區分析是開展水稻研究的關鍵環節。然而目前的微區檢測手段過程繁瑣、價格昂貴，無法簡便地對水稻金屬元素進行微區檢測。本項目採用共線雙脈衝雷射誘導擊穿光譜技術提高檢測靈敏度。 1、設計具有高空間分辨能力的微光斑聚焦系統，能夠消除532nm和1064nm色差，實現焦距50mm，最小20微米的檢測。 2、通過圖像清晰度評價、自動聚焦算法和三維移動平台相結合實現樣品自動聚焦功能。實驗驗證發現：原子譜線的穩定性高於離子譜線；採用自動聚焦系統，光譜強度的相對標準偏差（RSD）從16.7%降低到6.7%；測量精度大幅提高。 3、改變兩束不同雷射波長的時序，開展DP-LIBS相對於SP-LIBS光譜信號強度隨兩脈衝間隔影響的研究。原子譜線最高可以增強15倍，離子線可以增強4.5倍。 4、對水稻根、莖、葉和葉鞘的礦質元素相互作用關係進行分析研究，研究結果表明：Al、Cu、P、Na和Zn元素在根中含量較高，Si和Mg元素在葉鞘中含量較高。在一定的濃度範圍，Al、Cu、P、Na和Zn之間存在協同關係；而K和Ca之間存在拮抗作用。研究了K和Na元素在籽粒中微區分布規律，同時還對水稻籽粒中的礦質元素和重金屬進行定量分析研究。 本項目的開展為提高LIBS技術的實現水稻金屬元素的高解析度、高靈敏度的微區掃描檢測，本項目的實施能夠為植物金屬元素快速微區掃描分析提供新手段和研究方法，項目資助發表相關論文5篇，撰寫專利7項，其中授權發明專利1項。培養在讀研究生1名。
