激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)(LIBS)又稱激光誘導(dǎo)等離子體光譜，是一種基于原子發(fā)射光譜法的元素分析技術(shù)，在多元素分析、實(shí)時(shí)快速原位檢測等方面具有突出優(yōu)勢，并且在痕量物質(zhì)定性定量分析領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用前景。目前該技術(shù)已在深空深海探測、地質(zhì)勘探、生物醫(yī)藥，以及環(huán)境監(jiān)測等眾多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。但在普遍應(yīng)用中，LIBS技術(shù)面臨信號(hào)波動(dòng)大、光譜強(qiáng)度低、信噪比差、探測靈敏度低等不利因素。放電輔助增強(qiáng)策略可實(shí)現(xiàn)大幅度的激光等離子體光譜增強(qiáng)，然而，這一方法在液態(tài)樣品的探測中受液相對(duì)放電過程的干擾導(dǎo)致LIBS信號(hào)波動(dòng)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。
 

　　瞬態(tài)光學(xué)與光子技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室湯潔課題組近年來開展了激光等離子體光譜研究領(lǐng)域的技術(shù)攻關(guān)。近日，針對(duì)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(duì)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(qiáng)度增加1–2個(gè)數(shù)量級(jí)，濾紙均勻采樣巧妙克服了液相干擾放電過程及信號(hào)穩(wěn)定性差等不利因素，顯著增強(qiáng)激光燒蝕樣品的穩(wěn)定性，等離子體光譜信號(hào)穩(wěn)定性得以提升33%。憑借顯著的光譜增強(qiáng)效應(yīng)，痕量Ca、Ba元素檢出限降低至ppb量級(jí)( 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(gè)數(shù)量級(jí)。相比于其他LIBS增強(qiáng)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(duì)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(jià)值。
 

圖 LIBS優(yōu)化原理示意圖
 

　　該項(xiàng)研究成果發(fā)表于分析化學(xué)領(lǐng)域頂級(jí)期刊 Analytical Chemistry(Nature Index 收錄，IF：8.0)。此前，研究團(tuán)隊(duì)針對(duì)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。
 

　　論文第一作者為中國科學(xué)院西安光機(jī)所博士研究生許博坪，西安光機(jī)所是第一完成和通訊單位。該研究工作得到國家自然科學(xué)基金、陜西省自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的大力支持。