科学研究

TrAC期刊发表免定标激光诱导击穿光谱技术综述文章

来源:   作者:郭连波  发布时间:2022年04月30日  点击量:

2022年4月,《分析化学趋势》(Trends in Analytical Chemistry)刊发了华中科技大学武汉光电国家研究中心郭连波教授团队综述文章,该论文题为“A review of calibration-free laser-induced breakdown spectroscopy”。

激光诱导击穿光谱(laser-induced breakdown spectroscopy,LIBS)技术被认为是最有前景的元素分析技术之一,其基本原理是采用高能脉冲激光聚焦烧蚀样品表面产生等离子体,通过检测并分析等离子体发射光谱确定样品中的元素种类及其含量。LIBS具有无需或简单制样、原位、快速、远程和多元素同步检测等独特优势,已被广泛应用于冶金、能源、地质、先进制造、环境监测、生物医学和太空探索等领域。特别是2021年我国“祝融号”号和美国 “毅力号”火星车成功登陆,并采用LIBS技术开展火星地表成分分析与生物遗迹搜索工作,充分展现了LIBS在极端环境下的工作能力与优势。

LIBS定量分析通常需要采用一系列标准样品建立特征谱线强度和元素含量的回归曲线,即定标曲线。并且极易受基体效应的影响,导致其定量分析精度不尽人意甚至定量失败。作为一种著名的无需标样的元素定量技术,免定标LIBS(Calibration-free LIBS,CF-LIBS)技术基于激光诱导等离子体光辐射的数理模型,可直接通过采集到的LIBS光谱与特征谱线原子参数计算等离子体特征参数和元素组成,从而有效克服对基于标样的定标过程的依赖和基体效应,在工业在线监测、野外地质勘探和深空探测等少标无标和现场快检应用场景中极具潜力。

本文综述了近年来CF-LIBS技术的国内外研究进展。系统性介绍了经典CF-LIBS技术的基本理论、现有的CF-LIBS改进方法、变体以及基于其他理论框架的免定标LIBS方法,并简要回顾了CF-LIBS的各类典型应用。统计对比了各类CF-LIBS方法对主量和微量元素的定量精度,以及各类典型应用中的核心仪器与参数配置,从而帮助从事LIBS和CF-LIBS研究与应用的科研人员快速筛选优质方案。最后,对当前研究中存在的问题进行了探讨,对发展和应用前景进行了总结和展望。本综述旨在帮助新入门的研究者快速掌握CF-LIBS领域的研究进展,了解该领域研究前沿并选择最具前景的研究方向,进而推动该领域的快速进步。

该综述以“A review of calibration-free laser-induced breakdown spectroscopy”为题发表在分析化学领域顶级期刊Trends in Analytical Chemistry,第一作者为华中科技大学武汉光电国家研究中心博士生胡桢麟,通讯作者为郭连波教授和中国科学院光电技术研究所的褚燕武助理研究员,该工作得到了国家自然科学基金项目的支持。

文献链接:https://doi.org/10.1016/j.trac.2022.116618