激光诱导击穿光谱技术的研究与应用新进展

第3第13卷,0期光谱学与光谱分析

年201310月 SectroscondSectralAnalsisppyapyVol.33,No.10,25932598pp

,October2013

激光诱导击穿光谱技术的研究与应用新进展

邵妍1,张艳波2,高勋1,杜闯1,林景全1

1.长春理工大学理学院,吉林长春 130022 2.长春新产业光电技术有限公司,吉林长春 130103

)摘要激光诱导击穿光谱技术(是一种近年来随着激光技术和光谱检测技术的发展而兴起的对元素LIBS定性和定量分析的光谱技术。详细介绍了LIBS技术最新的研究发展情况,以及在冶金、环境污染检测、生物医学、植物学、空间探索等领域的最新应用进展。

关键词激光诱导击穿光谱;等离子体;成分分析;元素检测

:/()中图分类号:O433.4 文献标识码:A 犇犗犐10.3964201310259306.issn.10000593j

限以及提高元素定量分析的精确性等方面。随着激光技术和

引言

laserinducedbreakdownsec 激光诱导击穿光谱技术(p

,)是用高能量脉冲激光烧蚀材料,使材料表面troscoLIBSpy的微量样品瞬间气化形成高温、高密度的激光等离子体,发射出带有样品内元素特征波长的等离子体光谱,谱线的波长和强度分别反应了样品中的元素组成与含量。

利用等离子体发射光谱分析物质成分的激光诱导击穿光、无需对样谱技术具有适用于所有物质(气态、液态、固态)品进行复杂的预处理、样品需求微量、可以实现非接触式无损探测、远距离恶劣环境(不友好环境)下在线进行试验等优点,在对材料进行远程无损分析、定性识别物质以及定量物质成分分析等方面具有重要的应用。LIBS技术探测物质成分的过程只需要到样品的光学过程,不像化学方法所需要的复杂化学反应过程。该方法相对于其他光学方法如激光光谱技术(激光拉曼光谱技术、激光吸收光谱技术等)而言实验方法简单,并且可实现多元素同时分析。因此LIBS技术被广泛应用于多种科研生产领域。

光谱探测技术的迅猛发展,LIBS技术也有了蓬勃的发展,相继出现了纳秒激光诱导击穿光谱(nanosecondLIBS,ns

),飞秒激光诱导击穿光谱(LIBSfemtosecondLIBS,fs),飞秒激光成丝诱导击穿光谱(LIBSfemtosecondfilament

),偏振分辨激光诱导击穿光谱(LIBS,filamentLIBSolarip,双脉冲激光诱导击穿光谱zationresolvedLIBS,PRLIBS)

()等诸多技术。dualpulseLIBS,DPLIBS11 纳秒激光诱导击穿光谱

nsLIBS是发展较早,被普遍应用的一种LIBS技术。从激光光谱检测技术的应用进展来看,由于纳秒激光器具有造价较低,操作较为便捷,维护简单等优点,使得利用纳秒激光作为等离子体激发源的LIBS技术具有较好的应用前景。随着近几年对nsLIBS技术研究的深入,利用nsLIBS技术对物质元素组分及其含量分析的技术日渐成熟。

近年来,美国军队研究实验室(联合应用光子公司ARL)

[]

开展了以国防安全为应用背景的远程LIBS技术1,用于探

测和判别爆炸危险物。使用光学望远聚焦系统将纳秒激光脉冲线性聚焦到远距离的危险物,利用ICCD探测光谱信号,探测距离设计大于100米,2009年的试验结果显示在25米

2]远处系统能够区分爆炸物和非爆炸物。王春龙等[在石墨富

1 激光诱导击穿光谱技术的研究发展

IBS技术的准确可靠性与经济实用性,目前为了提高L

的研究热点主要集中在增强光谱信号强度,降低连续谱强度,降低基体效应,提高信背比,降低相对标准偏差与检出

20121231,修订日期:20130321 收稿日期:

集的方式下采用纳秒脉冲激光对水中铅元素的LIBS光谱特性进行了测量分析,给出了铅元素的定标曲线,最低检测限

·L-1。董美蓉等[达到0应用n.0665msLIBS检测了煤g

粉中碳元素,并采用多元定标法进行了定量分析,得到较高