激光诱导击穿光谱技术
lel 工作原理
lel 工作原理
（实用版）
目录
一、什么是 lel
二、lel 的工作原理
三、lel 的应用领域
正文
一、什么是 lel
lel（Laser-induced breakdown spectroscopy，激光诱导击穿光谱）是一种分析技术，可以用来识别和测量物质的化学成分。
它通过激光束对物质进行照射，使其温度升高，压力增大，从而达到击穿状态，产生等离子体。
等离子体中的离子和原子在激光的作用下发生激发和电离，产生特定的光谱线，通过对这些光谱线的分析，可以确定物质的化学成分。
二、lel 的工作原理
1.激光束照射：首先，一束高能激光束对物质进行照射。
激光束的能量使物质的温度升高，压力增大。
2.击穿产生等离子体：当激光束的能量达到一定程度时，物质会被击穿，形成等离子体。
等离子体是由离子、电子和中性原子组成的一种物质状态。
3.光谱线的产生：在等离子体中，离子和原子在激光的作用下发生激发和电离，产生特定的光谱线。
这些光谱线是等离子体中特定元素的特征谱线，可以用来识别元素的种类。
4.光谱线的分析：通过测量和分析这些特征光谱线的强度和波长，可以确定物质中元素的种类和含量。
三、lel 的应用领域
1.材料分析：lel 技术可以用来分析各种材料，如金属、陶瓷、塑料等，广泛应用于工业生产中的质量控制。
2.环境监测：lel 技术可以用来监测大气污染物、水污染物等，为环境保护提供科学依据。
3.生物医学：lel 技术可以用于生物组织和细胞的成分分析，为生物医学研究提供支持。
激光诱导击穿光谱数据特征自动提取方法研究
激光诱导击穿光谱(LIBS)是一种通过激光诱导击穿样品并测量所产生的辐射光谱来分析样品成分的技术。
随着激光技术的发展，LIBS在冶金、环境监测、食品安全等领域得到了广泛的应用。
在实际应用中，光谱数据的分析对于提取样品的特征信息至关重要。
如何快速高效地提取激光诱导击穿光谱数据的特征成为了研究的热点之一。
本文针对激光诱导击穿光谱数据的特征自动提取方法展开研究，通过对相关文献的综述和实验研究，总结了目前常见的激光诱导击穿光谱数据特征自动提取方法，并提出了一种基于机器学习的新方法。
1. 基于特征工程的方法在传统的方法中，研究者们通常会通过专业知识和经验，提取激光诱导击穿光谱数据中的特征信息。
这些特征信息可以包括波峰强度、波峰位置、谱线宽度等。
然后利用数学统计方法对这些特征进行分析和处理，从而得到样品的成分信息。
虽然这种方法在一定程度上可以取得不错的效果，但是需要依赖领域专家，并且提取的特征可能不全面、有一定主观性。
2. 基于机器学习的方法近年来，随着机器学习技术的发展，人们开始尝试利用机器学习方法来自动提取激光诱导击穿光谱数据的特征。
对于这种方法，研究者们通常会将原始的光谱数据输入到机器学习模型中，让模型自动学习和提取其中的特征信息。
在经过足够数量的训练样本和模型训练之后，这种方法能够达到比较理想的效果。
3. 基于深度学习的方法除了传统的机器学习方法，深度学习技术也被应用于激光诱导击穿光谱数据的特征自动提取中。
深度学习模型可以通过多层神经网络自动学习数据中的特征，并且对于复杂的非线性关系具有较强的表征能力。
基于深度学习的方法在激光诱导击穿光谱数据特征提取方面也展现出了良好的潜力。
在激光诱导击穿光谱数据特征自动提取方法的研究中，我们提出了一种基于深度学习的新方法。
具体来说，我们设计了一个卷积神经网络模型，将原始的光谱数据输入到模型中，让模型自动学习数据中的特征信息。
经过大量的实验验证，我们发现这种方法能够有效地提取激光诱导击穿光谱数据的特征，并且相较于传统的方法具有更高的准确性和鲁棒性。
激光诱导击穿光谱技术及其在药学中的应用
激光诱导击穿光谱技术及其在药学中的应用摘要：激光诱导击穿光谱法是一种基于原子发射光谱和激光等离子体发射光谱的元素分析方法。
自LIBS问世以来，就被公认为是一种前景广阔的技术。
LIBS实验方法简单，在微小区域分析可弥补传统元素分析方法的不足，除了用于传统的实验室分析外，LIBS还是一种为数不多的可手持、便携式的元素分析技术。
由于无需复杂的前处理过程，LIBS技术简便、快速，非常适合大批量样品的快速、现场或在线检测，正在为分析领域带来众多的创新应用。
关键词：激光诱导等离子体；激光诱导击穿光谱；元素分析；定性；定量引言：激光诱导击穿光谱技术（LIBS）基于原子发射光谱和激光等离子体发射光谱，是一种正在发展中的对样品中元素成分进行快速、现场定性定量检测的分析技术。
本文介绍了LIBS的由来、基本原理、实验装置和实验方法特点，综述了LIBS在药学方面的应用。
分析得出LIBS技术应用方便快捷，能快速辨识药品真伪且应用前景广泛，有利于药品市场的质量监管，在药物分析中将获得更为广泛的应用。
1激光诱导击穿光谱技术的概述激光诱导击穿光谱技术（laserinductedbreakdownspectroscopy,LIBS）是一种原子发射光谱技术，适用于所有物质（气态、液态、固态），具有快速、微损、样品准备简单和多元素同时探测等优点，广泛地应用于爆炸物检测、文化遗产、生物医学分析、土壤重金属检测、地质分析、食品安全等领域。
利用LIBS技术和化学计量学方法结合可实现待测样品的分类识别。
2在药学领域的应用2.1化学药品LIBS技术在药物分析领域的应用已获得成功，非常适合用于药品生产质量控制、过程分析和监控。
由于在气体和液体样品测量中涉及相对复杂的辅助装置，较低的采集效率、容易导致的样品溅射污染等缺点，LIBS更适合用于固态包括粉末状压制成片剂后的样品分析。
以下介绍LIBS用于片剂和包衣分析的一些代表性的研究。
LIBS可用于多组分片剂的实时分析，以特征的元素原子发射谱线（如药物中磷和润滑剂中镁）进行定量分析，实现组分相近药物的快速区分。
激光诱导击穿光谱技术要点
激光诱导击穿光谱的原理、装置及在地质分析中的应用摘要激光诱导击穿光谱技术(LIBS)是一种目前正在发展中的对样品中元素成分进行快速、现场定量检测的分析技术。
为了了解激光诱导击穿光谱技术(LIBS)技术和发展现况以及这项技术的应用情况，在课堂学习和相关基础实验的基础上，通过查阅相关文献和书籍进行了分析、整理、归纳。
文章从LIBS的由来、基本原理和实验装置进行了综述，讨论了激光诱导击穿光谱技术在地质分析方面的应用。
LIBS技术应用方便快捷，且应用前景广泛。
关键字：激光诱导击穿光谱；元素分析；地质分析The Principle and Device of Laser InducedBreakdown Spectroscopy andits Application in Geological AnalysisABSTRACTLaser-induced breakdown spectroscopy(LIBS)is a kind of analysis technique currently in development ,which is applied for rapid and on-site quantitative detection of the elements of the sample.To comprehend the laser induced breakdown spectroscopy(LIBS)technology, the current development status of LIBS technology and the application of the technology, LIBS technology was analyzed, arranged, and summarized on the basis of classroom learning , the related basic experiments and consulting relevant literatures and books. The origin, basic principle and experimental apparatus of LIBS are reviewed in this paper and the applications of laser induced breakdown spectroscopy in geological analysis are discussed.The application of LIBS technology are fast and convenient and LIBS technology will have broad application prospects.Key words:Laser Induced Breakdown Spectroscopy;elemental analysis;geological analysis1 引言 (1)2 激光诱导击穿光谱的原理 (2)3 激光诱导击穿光谱的装置 (3)3.1 激光诱导击穿光谱的实验装置 (3)4 激光诱导击穿光谱在地质分析中的应用 (5)4.1 激光诱导击穿光谱技术的应用现状 (5)4.2 激光诱导击穿光谱技术在地质方面的应用 (5)4.3 激光诱导击穿光谱技术在其他方面的应用 (7)5 分析与讨论 (8)5.1 结果分析 (8)5.2 激光诱导击穿光谱技术的优点 (8)5.3 激光诱导击穿光谱技术的局限 (8)6 结论 (9)参考文献 (10)激光诱导击穿光谱法(Laser Induced Breakdown Spectroscopy )简称为LIBS，是由美国Los Alamos国家实验室的David Cremers研究小组于1962年提出和实现的。
激光诱导击穿光谱技术及应用研究进展
第6卷 第4期2013年8月 中国光学 Chinese Optics Vol.6 No.4Aug.2013 收稿日期:2013⁃04⁃11;修订日期:2013⁃06⁃13 基金项目:国家自然科学基金面上项目(No.31270680,No.61076064);江苏省“六大高峰人才”资助项目(No.2011⁃XCL⁃018);江苏高校优势学科建设工程资助项目文章编号 1674⁃2915(2013)04⁃0490⁃11激光诱导击穿光谱技术及应用研究进展侯冠宇1,王 平1∗,佟存柱2(1.南京林业大学化学工程学院,江苏南京210037;2.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所发光学及应用国家重点实验室,吉林长春130033)摘要:激光诱导击穿光谱(LIBS)技术是一种基于原子发射光谱学的元素定性、定量检测手段。
本文介绍了LIBS 技术的原理、应用方式、检测元素种类及检测极限;综述了该项技术在固体、液体、气体组分检测方面的技术发展,以及在环境检测、食品安全、生物医药、材料、军事、太空领域的应用进展。
最后,提出了高功率、高稳定的激光光源和准确的定量分析方法是LIBS 技术目前所面临的问题和挑战。
关 键 词:激光诱导击穿光谱;激光产生等离子体;元素分析;检测限中图分类号:O433.54;O657.319 文献标识码:A doi:10.3788/CO.20130604.0490Progress in laser⁃induced breakdown spectroscopyand its applicationsHOU Guan⁃yu 1,WANG Ping 1∗,TONG Cun⁃zhu 2(1.College of Chemical Engineering ,Nanjing Forestry University ,Nanjing 210037,China ;2.State Key Laboratory of Luminescence and Applications ,Changchun Institute of Optics ,Fine Mechanics and Physics ,Chinese Academy of Sciences ,Changchun 130033,China )∗Corresponding author ,E⁃mail :wp_lh@ Abstract :Laser⁃induced Breakdown Spectroscopy(LIBS)based on atomic emission spectral technology is a kind of convenient and sensitive approach for the qualitative and quantitative detection of elements.In this pa⁃per,the mechanism,detecting element types,detection limit and the recent progress of LIBS technology are reviewed.The progress of LIBS technology in component testing for solid,liquid and gas samples is expoundedin detail.The applications of LIBS in the environment test,food security,biological and medicines,material sciences,military and space fields are also presented.Finally,the challenges and problems for the LIBS tech⁃nology in high power and stable laser sources and accurately quantitative analysis method are discussed.Key words :laser⁃induced breakdown spectroscopy;laser⁃induced plasmon,element analysis;detection limit1 引 言 激光诱导击穿光谱(Laser⁃Induced Breakdown Spectroscopy,简称LIBS)技术是利用激光照射被测物体表面产生等离子体[1⁃2],通过检测等离子体光谱而获取物质成分和浓度的分析技术。
激光诱导击穿光谱技术应用动态
分 析 仪 器
９
激光 诱 导 击 穿 光谱 技 术 应 用 动 态
马 艺闻 杜振辉 孟 繁莉 林 旺 徐可欣
（ 津 大 学 精 密 测 试 技 术 及仪 器 国家 重 点 实 验 室 ，０ ０ ２ 天 ３０７）
摘
要
激 光 诱 导 击 穿 光 谱 技 术 是 一 种 基 于原 子 发 射 光 谱 学 的 物 质 成 分 和 浓 度 分 析 技 术 。随 着 激 光 器 及 光
属合 金成 分 的检测 分析 。近年 的研 究主要集 中于如
度高， 可在 恶劣环 境条 件或是 远程 遥测 条件下 ， 现 实
多组 分 、 位 、 线 、 时 、 量检测 。 原 在 实 痕
何 降低基 体 效 应 、 高 分 析 精 度 及 降低 检 出 限 等 。 提
崔执 凤等 人 Ｅ 采 用 Ｌ Ｂ ８ ］ Ｉ Ｓ技术 对铅 黄 铜合 金 的激 光 诱导光 谱特 性进 行 了实验研 究 ， 析 了靶点 位置 、 分 激
ｌ 引 言
激光 诱 导 击 穿 光 谱 技 术 （ａｅ— ｄ ｃｄ ｂｅ ｋ １ｓｒ ｎ ｕ ｅ ｒａ — Ｉ ｄ ｗｎｓ ｅｔｏｃ ｐ ，Ｌ Ｂ ） 光 谱 分 析领 域 一种 崭 ｏ ｐ ｃｒｓｏ ｙ Ｉ Ｓ 是 新 的分析 手 段 Ｉ 。 自 １ ６ １ ］ ９ ２年 Ｂ ｅｈ最 先 提 出 了用 ｒｃ 红宝 石微 波激射 器诱 导产 生等 离子体 的光谱 化学 方 法后 ， Ｉ Ｓ技术 被 广 泛应 用 于 固体 、 体 和 气 体 等 ＬＢ 液 各个领 域＿ 。该技 术基 于原 子光 谱 和离 子 光谱 的 ２ ］ 波长 与特定 的元 素一 一 对 应 ， 而且 光谱 信 号 强 度 与 对 应元 素的 含量具 有 一 定 的量 化 关 系 ， 用 高 功率 利 激光 与物质相 互作 用 产 生 瞬态 等 离 子 体 ， 并采 用 光
激光诱导击穿光谱(LIBS)技术在矿物元素成份分析中的应用研究的开题报告
激光诱导击穿光谱（LIBS）技术在矿物元素成份分析中的应用研究的开题报告题目：激光诱导击穿光谱技术在矿物元素成份分析中的应用研究背景：矿物元素成份分析是矿物研究和开采过程中的重要环节。
传统的矿物元素成份分析方法包括化学分析、光谱分析、电化学分析等技术，这些技术都存在着繁琐和复杂的操作过程、破坏性较大的缺点。
激光诱导击穿光谱（LIBS）技术是一种快速、非破坏性的成份分析技术，因为其具有测量时间短、操作简便、无需使用试剂以及对样品不产生任何破坏等优点而受到广泛关注。
研究意义：近年来，激光诱导击穿光谱技术在矿物元素成份分析中得到了广泛应用，其在地质勘探、矿物开采、环境治理等方面都具有重要的应用价值。
本研究旨在探究激光诱导击穿光谱技术在矿物元素成份分析中的应用，通过优化实验参数、建立元素定量分析模型，进一步提高激光诱导击穿光谱技术在矿物元素分析中的准确性和有效性，从而推动我国的矿物元素成份分析技术水平的提高。
研究内容：1.激光诱导击穿光谱技术原理和应用研究现状的文献综述；2.采集不同类型矿物样品，并针对不同实验参数进行测量研究；3.建立元素分类和定量分析模型，优化实验参数，研究激光诱导击穿光谱在矿物元素成份分析中的准确性和可靠性；4.与其他传统方法进行验证比较，分析激光诱导击穿光谱技术的优势和局限性。
研究方法：1.收集相关文献，理论分析激光诱导击穿光谱技术在矿物元素成份分析中的优点及局限性；2.采集矿物样品并进行样品准备；3.使用激光诱导击穿光谱仪对矿物样品进行分析，并收集数据；4.分析数据，建立元素分析模型，并优化实验参数；5.与传统方法进行比较分析，验证激光诱导击穿光谱技术的优势和局限性。
预期成果：1.矿物样品的元素成份分析数据；2.元素成份分析模型；3.激光诱导击穿光谱技术在矿物元素成份分析中的应用效果评价；4.相应的实验结果和分析结论。
激光诱导击穿光谱技术
激光诱导击穿光谱技术（LIBS ）姓名：李记肖学号：3114313040班级：电子硕4128班邮箱：465471316@1激光诱导击穿光谱技术（LIBS ）简介激光诱导击穿光谱技术（Laser Induced Breakdown Spectroscopy ）简称为LIBS，是由美国Los Alamos国家实验室的David Cremers研究小组于1962年提出和实现的。
自从1962年该小组成员Brech最先提出了用红宝石微波激射器来诱导产生等离子体的光谱化学方法之后，激光诱导击穿光谱技术开始被广泛应用于多个领域，如钢铁成分在线分析、宇宙探索、环境和废物的监测、文化遗产鉴定、工业过程控制、医药检测、地球化学分析，以及美国NASA的火星探测计划CHEMCAM等，并且开发出了许多基于LIPS技术的小型化在线检测系统。
2LIBS发展概况自1960年世界上第一台红宝石激光器问世，两年后Brech和Cross就实现了固体样品表面的激光诱导等离子体，开启了LIBS技术的历程。
1963年，调Q激光器的发明大大促进了LIBS技术的发展，这种激光器的单个短脉冲具有极高的功率密度，足以产生光谱分析所需的激光等离子体。
因此调Q激光器的发明被称为LIBS技术诞生的标志。
1965年Zel ' dovichnd Raizer把LIBS技术的应用延伸到气体样品。
70年代初，Jarrell-Ash和Carl Zeiss制造了世界上第一台工业应用LIBS设备，需要说明的是，这套LIBS设备中，短脉冲激光用于烧蚀样品，然后用电弧激发样品。
美国洛斯阿拉莫斯国家实验室（LANL）曾致力于LIBS分析技术的机理研究和应用，在1987年将其应用于乏燃料后处理工艺中铀浓度分析。
在八十年代，LIBS被应用于液体样品以及分析土壤中的金属及污染物。
德国卡尔斯鲁厄核中心从上世纪90年代初开始，致力于将LIBS应用于高放废液玻璃固化工艺控制分析，获得巨大成功，随后模拟高放废液玻璃固化体中27种元素的实时定量分析。
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因密闭容器，蒸气不会逸散损失，消化试剂利用率高， 消化时间短。 消化完成后，消化液可直接用于测定。 消化时，样品用量一般小于lg， 加入30％过氧化氢和l滴硝酸作为消化试剂， 经加热分解，过氧化氢和硝酸均生成气体逸出，故空白 值较低。 但该法要求密封程度高，压力密封罐的使用寿命有限。
(文字内容多，回顾、复习用）
二、激光诱导击穿光谱技术
（Laser-Induced Breakdown Spectroscopy, LIBS）
重 点 ！
三、激光剥蚀电感耦合等离子质谱技术
（Laser Ablation Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry, LA-ICP-MS）
激光诱导击穿光谱技术和 激光剥蚀等离子体质谱联用技术 原理及其食品检验应用
南华大学 公共卫生学院 卫生检验系
吕昌银
Email:lchy1955@ 2015.05.23 湖南 湘潭 CDC
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讲授主要内容
一、食品样品的传统前处理技术
(The traditional Pretreatment technology of food sample)
酸、水及氮氧化物。
硫酸与碱土金属(如钙、镁、钡、铅)所形成的盐类在水中的溶解 度较小。
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（2）常用的传统消化方法 硫酸消化法 硝酸-高氯酸消化法
硝酸-硫酸消化法
硝酸消化法
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（3）消化操作技术 敞口消化法
Digestion in Open Container/ Open Digestion
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（4）湿法消化操作的注意事项
消化所用的试剂(酸及氧化剂) 应采用优级纯试剂， 同时作消化试剂的空白试验，以扣除消化试剂对测定的影响。 要防止暴沸，在消化瓶内加入玻璃珠或瓷片。 在消化过程中需要补加酸或加入氧化剂时， 要先停止加热，待消化液冷却后，再沿消化瓶壁缓缓加入。
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2.干灰化法(dry ashing)
常常与其他酸配合使用。
几乎所有的硝酸盐都易溶于水，但硝酸与锡和锑易形成难溶的 偏锡酸(H2Sn03)和偏锑酸(H2Sb03)或其盐。
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高氯酸
(65%70%，11mol/L)
冷： 没有氧化能力；
热：强氧化剂，其氧化能力较硝酸和硫酸强，几乎所有的有机物 都能被它分解，在加热条件下，高氯酸产生氧和氯。
沸点：203℃；氧化能力较为持久，消化速度快，
过量的高氯酸 可加热除去。 高温下，高氯酸直接接触某些还原性较强的物质，如酒精、甘油、 脂肪、糖类等，反应剧烈，有发生爆炸的危险！ 一般不单独使用高氯酸消化食品样品， 而是用 硝酸和高氯酸 的混合酸分解有机物质。 除K+和NH4+的高氯酸盐外，一般的高氯酸盐都易溶于水。
通常在 凯氏烧瓶 （Kjeldahl flask）中 或 硬质锥形瓶 中进行，
是最常用的消化方法。
凯氏烧瓶和敞口消化
1. 电炉； 2.凯氏烧瓶
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回流消化法
circumfluence digestion
测定样品中具有挥发 性的成分时，可以在 回流消化装置中进行
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石墨消解法
Graphite Digestion
氧化能力
较强
能将样品中有机物氧化生成CO2和H2O，而本身分解成O2和NO2， 过量的硝酸容易通过加热除去。 硝酸可以任何比例与水相混合，沸点较低:121.8℃，易挥发， 因而，硝酸的氧化能力 不持久。
在消化液中通常会残存较多的氮氧化物，如对待Байду номын сангаас成分的测定
有干扰时，可以加入一定量的纯水加热，驱赶氮氧化物。 一般情况下，单独使用硝酸不能完全分解有机物，
（一）无机化处理 /有机物破坏法
(inorganic treatment)
根据操作条件，分为三大类: 湿消化法、干灰化法、微波消化法
1．湿消化法 (wet digestion)
特点：分解有机物的速度快，时间短；加热温度 低，待测成分挥发少；待测成分以离子状 态保存于消化液中，便于进一步分析测定。 缺点：产生大量的有害气体，消化试剂用量大， 有时空白值较高，等
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浓硫酸 (98%，18mol/L)
硫酸的氧化能力 不如 高氯酸和硝酸强，一般不单独使用。 稀硫酸 没有氧化性， 热的 浓 硫酸 具有较强的氧化性，对有机物有强烈的脱水作用， 并使其炭化，进一步氧化生成二氧化碳。 沸点高：338℃，不易挥发损失，在与其他酸混合使用，加热蒸 发至出现二氧化硫白烟时，可以除去其他低沸点的硝酸、高氯
2
卫生理化检验工作流程
采 样 → 样品处理 最费时！最麻烦！ （样品制备） 限制了快速检测技术发展 → 样品检测 光、电、色检测技术 → 数据处理 自动化程度越来越高 仪器昂贵，难普及 → 结果报告
｝
3
样品处理技术发展
传统处理技术
发展 激光诱导击穿光谱技术
和
激光剥蚀等离子体质谱联用技术，等
4
一、样品的传统前处理技术
它也是破坏样品中有机物的常规
方法，但与湿消化法有很大不同： 它将样品放在坩埚中， 先在电炉上使样品脱水、炭化， 再置于马弗炉中灼烧灰化，
采用高温灼烧的
方法来破坏样品
中的有机物，因 此又叫灼烧法 t= 500-600℃!
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冷消化法 / 低温消化法 (digestion at low temperature)
将食品样品和消化液混合后，置于室温或 37～40℃烘箱内，放置过夜。 在低温下消化，可避免易挥发元素（如汞） 的挥发损失。冷消化法较为方便，不需要特
殊设备，但仅适用于含有机物较少的样品。
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密封罐消化法 (digestion in closed container)
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一、样品的传统前处理技术
（一）无机化处理 /有机物破坏法
(inorganic treatment)
1．湿消化法 (wet digestion)
（1）常用的试剂
氧化性 强酸：硝酸、高氯酸、硫酸 氧化剂：高锰酸钾、过氧化氢等 催化剂：硫酸铜、硫酸汞、五氧化二钒，等
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浓硝酸
(65%-68%，14mol/L)