科学研究

空间选择性共振激发改善激光诱导击穿光谱成分分析的灵敏度

来源:武汉光电国家研究中心   作者:激光与太赫兹技术功能实验室  发布时间:2017年04月06日  点击量:

激光诱导击穿光谱是(Laser-induced Breakdown Spectroscopy, 简称LIBS)是一种基于激光等离子体发射光谱的元素分析方法,可以在空气中对几乎所有物质进行实现快速、远程、原位检测。共振激发LIBS (LIBS assisted with laser-induced fluorescence,简称LIBS-LIF)技术是一种LIBS的光谱增强技术。它利用波长可调谐激光束共振激发等离子体中的待测原子。当激光波长等于待测原子的共振波长时,待测原子通过受激吸收跃迁过程吸收激光能量,然后发射特征荧光信号。理想情况下,待测原子的激发线附近不存在其他元素谱线干扰,待测原子可以得到高选择性的增强,有效地提高对痕量元素检测的灵敏度。可是在实际应用中,当待测原子的激发线附近存在基体原子的激发线时,提供给痕量元素原子共振激发的激光能量会被大量基体原子所吸收,严重影响激光诱导荧光的共振激发效率。

武汉光电国家实验室激光光谱技术研究团队的师生们发现了等离子体中各元素分布差异的现象,并由此提出了一种LIBS-LIF空间选择性激发方法。以微合金钢中的痕量Cr和Ni元素为例,当对等离子体中心区域激发时,基体Fe元素激发效率较高,Cr和Ni元素激发效率较低;当对等离子体边缘区域激发时,基体Fe元素激发效率较低, Cr和Ni元素的激发效率较高。该结果表明可以通过选择等离子体中痕量元素的最佳激发区域,优化对痕量元素共振激发的效率,降低基体元素的干扰,将LIBS-LIF定量分析的灵敏度分别提高了5和10倍。

2017年3月6日,相关研究成果以《激光诱导荧光辅助激光探针的空间选择性共振激发方法研究》(Spatially selective excitation in laser-induced breakdown spectroscopy combined with laser-induced fluorescence)为题发表在美国光学学会(OSA)下期刊Optics Express上,该项工作得到国家重大科学仪器设备开发专项(No. 2011YQ160017)和国家自然科学基金面上项目(No. 61575073)的资助。

附文章地址: https://www.osapublishing.org/oe/abstract.cfm?uri=oe-25-5-4945&origin=search

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图. 用波长为357.87nm(a)和234.56 nm(b)激光激发微合金钢等离子体时,激发点位置扫描光谱强度图