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激光誘導(dǎo)擊穿光譜（LIBS）研究領(lǐng)域再次取得重要進(jìn)展
2024年01月19日 09:39:05
來源：化工儀器網(wǎng) 點擊量：14521
最近，科研人員在LIBS技術(shù)的研究中取得了重大突破。
【化工儀器網(wǎng) 項目成果】 在科學(xué)研究的各個領(lǐng)域中，技術(shù)的進(jìn)步和創(chuàng)新是推動學(xué)科發(fā)展的重要驅(qū)動力。在光譜學(xué)領(lǐng)域，激光誘導(dǎo)擊穿光譜(LIBS)技術(shù)已經(jīng)成為一種強大的分析工具，它能夠提供元素分析的快速、準(zhǔn)確和實時性。最近，該研究領(lǐng)域再次取得了重要進(jìn)展，進(jìn)一步提升了LIBS技術(shù)的應(yīng)用范圍和準(zhǔn)確性。
激光誘導(dǎo)擊穿光譜(LIBS)是一種基于激光與樣品相互作用產(chǎn)生的等離子體光譜進(jìn)行分析的技術(shù)。它通過激光束對樣品進(jìn)行瞬間加熱，使樣品表面形成高溫高壓的等離子體，然后利用等離子體的發(fā)射光譜進(jìn)行元素分析。這種方法具有分析速度快、靈敏度高、準(zhǔn)確度好等優(yōu)點，因此在地質(zhì)、環(huán)保、生物醫(yī)學(xué)等多個領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。
但在普遍應(yīng)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(dǎo)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(yīng)用。
最近，科研人員在LIBS技術(shù)的研究中取得了重大突破。針對放電輔助LIBS在液態(tài)樣品探測中面臨的關(guān)鍵技術(shù)性難題，該團(tuán)隊提出了DA-LIBS結(jié)合濾紙采樣的方法，促進(jìn)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(yīng)，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(yù)防措施的制定，展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力和價值。
此外，新的LIBS裝置還具有更高的穩(wěn)定性，能夠在各種環(huán)境下進(jìn)行可靠的元素分析。這使得LIBS技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用更加廣泛，可以在線監(jiān)測產(chǎn)品質(zhì)量，及時發(fā)現(xiàn)并解決問題。
除了在應(yīng)用方面的改進(jìn)，新的LIBS裝置還采用了先進(jìn)的算法和數(shù)據(jù)處理技術(shù)，能夠更準(zhǔn)確地識別元素。這大大提高了LIBS技術(shù)的分析精度，使其在醫(yī)學(xué)診斷、地質(zhì)勘探等領(lǐng)域的應(yīng)用更加可靠。
此次研究的成功，不僅為LIBS技術(shù)的應(yīng)用提供了更堅實的基礎(chǔ)，也為相關(guān)行業(yè)的發(fā)展帶來了新的機遇。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和完善，我們期待LIBS技術(shù)在未來能夠為科學(xué)研究做出更大的貢獻(xiàn)，為社會和經(jīng)濟的發(fā)展注入新的活力。
該項研究成果發(fā)表于分析化學(xué)領(lǐng)域頂級期刊 Analytical Chemistry(Nature Index 收錄，IF：8.0)。此前，研究團(tuán)隊針對固體或粉末檢測的放電LIBS技術(shù)研究相關(guān)成果發(fā)布于Cell子刊Cell Reports Physical Science。
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