新的光谱技术改进了液体中微量元素的检测

据《Advanced Photonics Nexus》报道，研究人员最近将丝状诱导击穿光谱(FIBS)和等离子体光栅诱导击穿光谱(GIBS)结合起来，作为一种敏感检测液体中痕量金属的有效技术。他们展示了灯丝(共面和非共线)与不同等离子体光栅的强非线性相互作用的组合，以实现被称为“F-GIBS”(灯丝和等离子体光栅诱导击穿光谱)的技术创新。利用流体射流对水溶液进行F-GIBS分析。

　　

   

   

图像:激光细丝和等离子体光栅在液体射流中诱导击穿光谱。    

来源:中国上海精密光谱学国家重点实验室。

激光诱导击穿光谱(LIBS)是一种快速化学分析技术，已发展到用于气体、液体和固体中的微量元素分析。它使用高功率激光脉冲在样品中引起短暂的高温等离子体。当等离子体冷却时，它会发射出与周期表中的元素相对应的光谱峰值。近年来，通过丝状诱导击穿光谱(FIBS)对LIBS进行了扩展，该方法灵敏度更高，稳定性更好。然而，FIBS本质上受到细丝本身的引导激光强度的限制。

等离子体光栅诱导击穿光谱(GIBS)可以克服FIBS的局限性。然而，有效的激光消融在液体中仍然是一个巨大的挑战，因为等离子体激发会受到不可避免的冲击波和微气泡的产生的阻碍，以及消融区域周围液体压力的巨大变化。

据《Advanced Photonics Nexus》报道，研究人员最近将FIBS和GIBS结合起来，作为一种敏感检测液体中痕量金属的有效技术。他们展示了灯丝(共面和非共线)与不同等离子体光栅的强非线性相互作用的组合，以实现被称为“F-GIBS”(灯丝和等离子体光栅诱导击穿光谱)的技术创新。利用流体射流对水溶液进行F-GIBS分析。

这种等离子体激发技术巧妙地避免了剧烈等离子体爆炸产生的液体表面波动和气泡的不利影响。两飞秒激光束被非线性耦合以建立几乎覆盖整个射流的等离子体光栅并激发液体样品。第三根灯丝被对准，在同一平面(垂直于流体射流)与等离子体光栅非线性耦合。非线性耦合的细丝通过气-水界面进入射流，没有随机的细丝断裂。

华东师范大学精密光谱学国家重点实验室资深作者曾和平教授说:“F-GIBS提供了一种有前途的水溶液微量元素检测技术，提高了灵敏度。在这项工作中展示的等离子光栅的再生激发可能有助于增强一些其他已经开发好的双脉冲LIBS技术，如等离子体再加热和激光诱导荧光，等离子体再激发在更短的时间延迟内，促进了来自相同来源的激光的方便使用。”