西安光機所在等離子體光譜研究方面取得重要進展
激光誘導擊穿光譜技術(shù)(LIBS)又稱激光誘導等離子體光譜,是一種基于原子發(fā)射光譜法的元素分析技術(shù),在多元素分析、實時快速原位檢測等方面具有突出優(yōu)勢,并且在痕量物質(zhì)定性定量分析領域具有重要的應用前景。目前該技術(shù)已在深空深海探測、地質(zhì)勘探、生物醫(yī)藥,以及環(huán)境監(jiān)測等眾多領域得到廣泛應用。但在普遍應用中,LIBS技術(shù)面臨信號波動大、光譜強度低、信噪比差、探測靈敏度低等不利因素。放電輔助增強策略可實現(xiàn)大幅度的激光等離子體光譜增強,然而,這一方法在液態(tài)樣品的探測中受液相對放電過程的干擾導致LIBS信號波動大,影響探測光路甚至無法探測,極大阻礙了放電輔助LIBS(DA-LIBS)在液態(tài)樣品中痕量物種定性或定量分析方面的應用。 瞬態(tài)光學與光子技術(shù)國家重點實驗室湯潔課題組近年來開展了激光等離子體光譜研究領域的技術(shù)攻關。近日,針對放電輔助LIBS在液態(tài)樣品探測中面臨的關鍵技術(shù)性難題,該團隊提出了DA-LIBS結(jié)合濾紙采樣的方法,促進等離子體中更多的物質(zhì)被持續(xù)加熱、電離,致使其壽命從幾微秒延長至近百微秒,等離子體光譜強度增加1–2個數(shù)量級,濾紙均勻采樣巧妙克服了液相干擾放電過程及信號穩(wěn)定性差等不利因素,顯著增強激光燒蝕樣品的穩(wěn)定性,等離子體光譜信號穩(wěn)定性得以提升33%。憑借顯著的光譜增強效應,痕量Ca、Ba元素檢出限降低至ppb量級( 1ppb=10-9=十億分之一),相比于傳統(tǒng)單脈沖LIBS,檢出限降低近2個數(shù)量級。相比于其他LIBS增強技術(shù)(如雙脈沖LIBS),該方法不僅享有同等高水平的探測靈敏度,還具備低成本、低能耗、裝置簡易等優(yōu)勢,將在環(huán)境與生態(tài)廢油污染監(jiān)測中,對污染物質(zhì)的溯源,以及預防措施的制定,展現(xiàn)出巨大的應用潛力和價值。 ![]() 該項研究成果發(fā)表于分析化學領域頂級期刊 Analytical Chemistry(Nature Index 收錄,IF:8.0)。此前,研究團隊針對固體或粉末檢測的放電LIBS技術(shù)研究相關成果發(fā)布于Cell子刊Cell Reports Physical Science。 論文第一作者為中國科學院西安光機所博士研究生許博坪,西安光機所是第一完成和通訊單位。該研究工作得到國家自然科學基金、陜西省自然科學基金等項目的大力支持。 |