激光诱导击穿光谱法(LIBS)是一种快速的化学分析工具。强大的激光脉冲聚焦在样品上以产生微等离子体。来自该微等离子体的元素或分子发射光谱可用于确定样品的元素组成中国机械网okmao.com。

与原子吸收光谱法和电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)等更传统的技术相比,LIBS具有一些独特的优势:无需样品预处理,同时进行多元素检测和实时非接触式测量。这些优点使其适用于固体,气体和液体的实际分析。
传统LIBS和扩展
基于纳秒脉冲激光(ns-LIBS)的传统LIBS系统由于激光功率强度大,脉冲持续时间长以及等离子体屏蔽效应而具有一些缺点。这些问题不利地影响了其可重复性和信噪比。
飞秒LIBS(fs-LIBS)可以排除等离子体屏蔽效应,因为超短脉冲持续时间限制了激光与物质的相互作用时间。飞秒脉冲具有高功率密度,因此可以有效地离子化和离解材料,从而获得更高的信噪比和更精确的光谱分辨率。
灯丝感应击穿光谱仪(FIBS)将LIBS技术与飞秒激光灯丝结合在一起。一根激光灯丝是由Kerr自聚焦和等离子体散焦机制之间的相互作用产生的,该机制存在于超短,高强度光束在透明介质(例如大气)中的传播中。
飞秒激光灯丝产生长而稳定的激光等离子体通道,从而保证了激光功率密度的稳定性并可以提高测量稳定性。但是,当激光能量增加时,功率和电子密度就会饱和。这就是所谓的激光强度钳制效应,它限制了FIBS的检测灵敏度。
等离子光栅
幸运的是,可以通过由多个飞秒灯丝的非线性相互作用引起的等离子体光栅来克服激光强度钳制效应。已经证明等离子光栅中的电子密度比灯丝中的电子密度高一个数量级。
基于这一见识,上海华东师范大学曾和平教授领导的研究人员最近展示了一种新技术:等离子光栅诱导击穿光谱法(GIBS)。GIBS可以有效克服ns-LIBS,fs-LIBS和FIBS的缺点。
使用GIBS,信号强度提高了三倍以上,并且等离子光栅诱导的等离子寿命大约是FIBS在相同初始脉冲下获得的寿命的两倍。由于没有等离子屏蔽效应,高功率和飞秒等离子光栅的电子密度,因此定量分析是可行的。