LIBS 激光誘導(dǎo)擊穿光譜是光譜分析領(lǐng)域一種嶄新的分析手段，其基本原理是使用高能量激光光源，在分析材料表面形成高強(qiáng)度激光光斑(等離子體)，使樣品激發(fā)發(fā)光,這些光隨后通過光譜系統(tǒng)和檢測系統(tǒng)進(jìn)行分析，這種技術(shù)對材料中的絕大部分無機(jī)元素非常敏感。同時(shí)能分析低原子數(shù)元素例如:氫-鈉的元素，這些元素用其他技術(shù)很難分析。其主要技術(shù)優(yōu)勢和發(fā)展現(xiàn)狀具體如下。
一、激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)上的優(yōu)勢
1、幾乎不受光譜干擾的影響;
2、具有ppm級的檢測限和高靈敏度、檢測精度和準(zhǔn)確度;
3、具有兼容Windows操作系統(tǒng)的強(qiáng)大分析軟件和光譜數(shù)據(jù)庫。
4、基本無周期性更換的耗材，配置激光可連續(xù)使用超過600 000次以上;
5、樣品制備過程非常簡單，還可利用重復(fù)脈沖的方法對樣品表面進(jìn)行清潔處理或除去表面涂層;
6、只需很少的樣品(1-10g)便可以進(jìn)行高通量分析，大大降低分析成本;
7、真正意義上的無損檢測，只消耗微量的樣品，激光入射到樣品上幾乎不會(huì)產(chǎn)生加熱效應(yīng);
8、可以對任何物理狀態(tài)的樣品進(jìn)行元素分析，包括固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)和各種混合物;
9、對于所有可檢出的元素同事測定的分析時(shí)間降至大約20秒，相對應(yīng)其他分析技術(shù)有明顯優(yōu)勢;
10、環(huán)境適應(yīng)性好，幾乎沒有特殊要求。只需連接上電源即可工作，不需水冷和壓縮空氣。能滿足野外實(shí)驗(yàn)的要求;
二、激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
傳統(tǒng)的基于納秒脈沖激光的LIBS系統(tǒng)，由于激光功率強(qiáng)、脈沖持續(xù)時(shí)間長、等離子體屏蔽效應(yīng)等問題，而存在一系列問題。這些問題影響了其再現(xiàn)性和信噪比。飛秒LIBS(fs-LIBS)不會(huì)產(chǎn)生等離子體的屏蔽效應(yīng)，因?yàn)槠涑痰拿}沖持續(xù)時(shí)間阻礙了激光與物質(zhì)相互作用的時(shí)間。飛秒脈沖功率密度高，因此可以有效地電離和分解材料，信背比更高，光譜分辨率更精確。
等離子體絲誘導(dǎo)擊穿光譜(FIBS)是一種同時(shí)結(jié)合了LIBS技術(shù)和飛秒激光光絲的技術(shù)。激光光絲是超短、高強(qiáng)度的光束在大氣等透明介質(zhì)中傳播時(shí)，克爾自聚焦效應(yīng)和等離子體散焦效應(yīng)二者之間動(dòng)態(tài)平衡。飛秒激光光絲產(chǎn)生了一個(gè)長而穩(wěn)定的激光等離子體通道，保證了激光功率密度的穩(wěn)定性，從而提高了測量的穩(wěn)定性。然而，當(dāng)激光能量增加時(shí)，功率和電子密度達(dá)到飽和——這就是所謂的激光光強(qiáng)鉗制效應(yīng)，它限制了FIBS的檢測靈敏度。
幸運(yùn)的是，多根光絲干涉形成的等離子體光柵具有突破單根光絲強(qiáng)度鉗制的特性，且等離子體光柵中的電子密度已被證明比光絲中的電子密度高一個(gè)數(shù)量級。
基于這一發(fā)現(xiàn)，上海華東師范大學(xué)曾和平教授領(lǐng)導(dǎo)的課題組最近展示了一種新技術(shù)：飛秒等離子體光柵誘導(dǎo)擊穿光譜(GIBS)。GIBS能夠有效克服ns-LIBS、fs-LIBS和FIBS的缺點(diǎn)。在相同的初始脈沖條件下，信號強(qiáng)度提升了三倍多，且由等離子體光柵誘導(dǎo)的等離子體的壽命約是FIBS誘導(dǎo)的等離子體的兩倍。飛秒等離子體光柵沒有等離子體屏蔽效應(yīng)，且具有較高的功率和電子密度，因此可用于定量分析。
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