激光诱导击穿光谱(LIBS)是一种用于材料成分分析的光谱测定技术,具有快速、原位、实时、远程分析和简单样品制备等优点。然而,LIBS中常用的原子光谱存在基体效应和自吸收效应等缺点。为了解决这些问题,近年来研究人员把目光转向分子光谱,但是常规分子光谱的强度较弱,严重影响定量分析精准度和灵敏度。
武汉国家光实验室激光先进制造技术研究团队LIBS研究组郭连波副教授带领硕士生朱志豪和博士后郝中骐等人, 针对分子光谱增强方法进行了深入研究,提出了一种激光诱导荧光(LIRF)共振激发分子自由基的新方法。以硼元素为例,研究了振动基态激发(LIRFG)和振动激发态激发(LIRFE)两种不同类型的激发模式,。结果表明,LIRFG和LIRFE两种激发模式都能有效增强硼分子光谱,使 B2Σ+(υ=0)→X2Σ+ (υ= 2) 255.14 nm谱线强度分别增强29.35和22.61倍,并有效改善了硼元素的定量性能。另外,通过两种激发模式的比较,发现LIRFG具有更好的灵敏度,LoD为0.0993 wt.%,而LIRFE更精确,其RMSECV为0.2514 wt.%。这为利用LIBS方法检测分子光谱提供了新的途径。
相关研究成果发表在美国光学学会旗下期刊Optics Express上(L.B. Guo, Z.H. Zhu, J.M. Li, Y. Tang, S.S Tang, Z.Q. Hao, X.Y. Li, Y.F. Lu, and X.Y. Zeng, "Determination of boron with molecular emission using laser-induced breakdown spectroscopy combined with laser-induced radical fluorescence," Opt. Express 26, 2634-2642 (2018)
该项工作得到国家自然科学基金(51429501和61575073)和中国博士后科学基金(No.2017M622415)的资助。
图1. B元素共振激发原理(a)和光谱增强效果(b)。