科学研究

共振激发激光诱导击穿光谱技术消除土壤分析中的光谱干扰现象

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03月01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,由于它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,LIBS已经被广泛应用于,钢铁、塑料、陶瓷和土壤检测领域。然而测试过程中的谱线干扰现象严重影响了LIBS定量分析的准确度。

为了克服光谱干扰这一问题,武汉光电国家实验室激光光谱技术研究小组的师生们引入了共振激发LIBS (LIBS assisted with laser-induced fluorescence,简称LIBS-LIF)技术。利用这种选择性增强技术,可完全消除光谱干扰的影响。以土壤中的Pb元素为例,研究了不同延时条件下Pb元素的LIBS光谱特性,发现在较短延时下,Pb元素光谱被严重干扰,而在较长延时下,光谱干扰全部消失。因此通过在较长延时下选择性共振激发增强Pb元素谱线,土壤中其他元素的光谱干扰现象也完全消除。再次基础上的定量分析结果证实,在14-94 ppm的微量范围内,相比于传统的LIBS技术,Pb元素定标曲线的决定系数R2,检测极限LOD分别由0.6235和24 ppm改善到0.9802和0.6 ppm,表明LIBS-LIF可以完全消除土壤中的光谱干扰现象。

2017年1月19日,相关研究成果以“Spectral Interference Elimination in Soil Analysis Using Laser-induced Breakdown Spectroscopy Assisted by Laser-Induced Fluorescence(共振激发激光探针技术土壤分析中的光谱干扰消除方法研究)“为题发表在美国化学学会(ASC)下期刊Analytical Chemistry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:http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.analchem.6b03969

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图. Pb元素共振激发原理和光谱干扰的消除