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新樣品制備技術(shù)提高激光誘導擊穿光譜液體元素檢測能力
導讀：激光誘導擊穿光譜(LIBS)是一種基于發(fā)射光譜的物質(zhì)檢測分析手段，可通過測量被強激光束激發(fā)產(chǎn)生的等離子體波長及對應的光譜信號強度，實現(xiàn)對構(gòu)成物質(zhì)的化學元素進行定性和定量分析。
日前，中國科學院上海光學精密機械研究所信息光學與光電技術(shù)實驗室在基于激光誘導擊穿光譜的液體元素定量檢測方面取得突破。研究團隊通過將液體樣品制備成剪切增稠流體再進行激光誘導擊穿光譜檢測，有效提高了液體中元素檢測的靈敏度和準確性。相關(guān)研究成果發(fā)表于Journal of Analytical Atomic Spectrometry。
激光誘導擊穿光譜(LIBS)是一種基于發(fā)射光譜的物質(zhì)檢測分析手段，可通過測量被強激光束激發(fā)產(chǎn)生的等離子體波長及對應的光譜信號強度，實現(xiàn)對構(gòu)成物質(zhì)的化學元素進行定性和定量分析。與傳統(tǒng)的火焰式原子吸收光譜法、石墨爐式原子吸收光譜等元素分析技術(shù)相比，LIBS具有高靈敏度、高精確度、全元素等特點，而且適用于任何形態(tài)(固體、液體、氣體等)的樣品，也無需對樣品進行切片、研磨等預處理。
但是當檢測對象是液體時，激光聚焦于液體樣品會導致液體飛濺和并產(chǎn)生表面波紋，影響等離子體的穩(wěn)定性，同時液體中等離子體的猝滅會降低等離子發(fā)射光譜強度，從而導致檢測靈敏度低、檢測結(jié)果準確性差。雖然目前LIBS在液體領(lǐng)域也有了一定的研究，但限制較大，且推廣有一定難度。
針對這一問題，研究團隊提出的決絕辦法是將樣品處理成剪切增稠流體。剪切增稠流體屬于非牛頓型流體，在常態(tài)下呈現(xiàn)濃縮的膠質(zhì)懸浮分散液狀態(tài)。高速沖擊作用下，體系粘度急劇上升，由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)轭惞虘B(tài)。在LIBS檢測時，受到高能脈沖激光照射，剪切增稠流體會轉(zhuǎn)變?yōu)轭惞虘B(tài)，從而避免液體對LIBS檢測的影響。
在實驗中，研究團隊將汞溶液樣品制備成剪切增稠流體進行激光誘導擊穿光譜檢測，并采用快速成像法和時間分辨法分析了等離子在剪切增稠流體和汞溶液中的時間演化過程，對比了剪切增稠流體和汞溶液中汞元素的定量檢測限和檢測準確度。實驗結(jié)果表明，汞元素的檢測限提高了53.24倍，檢測準確度提高了14.8%。
編輯點評：激光誘導擊穿光譜技術(shù)憑借其無需樣品預處理、全元素分析、高靈敏度、高精確度等特點，在環(huán)境監(jiān)測、生物醫(yī)學、材料加工、工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域都有著非常廣泛的應用。通過將液體樣品制備成剪切增稠流體解決了激光誘導擊穿光譜在液體樣品檢測方面的不足，拓展了激光誘導擊穿光譜的應用領(lǐng)域，對于激光誘導擊穿光譜技術(shù)的推廣可以發(fā)揮重要作用。
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