新样品制备技术提高激光诱导击穿光谱液体元素检测能力

　　日前，中国科学院上海光学精密机械研究所信息光学与光电技术实验室在基于激光诱导击穿光谱的液体元素定量检测方面取得突破。研究团队通过将液体样品制备成剪切增稠流体再进行激光诱导击穿光谱检测，有效提高了液体中元素检测的灵敏度和准确性。相关研究成果发表于Journal of Analytical Atomic Spectrometry。
 

　　激光诱导击穿光谱(LIBS)是一种基于发射光谱的物质检测分析手段，可通过测量被强激光束激发产生的等离子体波长及对应的光谱信号强度，实现对构成物质的化学元素进行定性和定量分析。与传统的火焰式原子吸收光谱法、石墨炉式原子吸收光谱等元素分析技术相比，LIBS具有高灵敏度、高精确度、全元素等特点，而且适用于任何形态(固体、液体、气体等)的样品，也无需对样品进行切片、研磨等预处理。
 

　　但是当检测对象是液体时，激光聚焦于液体样品会导致液体飞溅和并产生表面波纹，影响等离子体的稳定性，同时液体中等离子体的猝灭会降低等离子发射光谱强度，从而导致检测灵敏度低、检测结果准确性差。虽然目前LIBS在液体领域也有了一定的研究，但限制较大，且推广有一定难度。
 

　　针对这一问题，研究团队提出的决绝办法是将样品处理成剪切增稠流体。剪切增稠流体属于非牛顿型流体，在常态下呈现浓缩的胶质悬浮分散液状态。高速冲击作用下，体系粘度急剧上升，由液态转变为类固态。在LIBS检测时，受到高能脉冲激光照射，剪切增稠流体会转变为类固态，从而避免液体对LIBS检测的影响。
 

　　在实验中，研究团队将汞溶液样品制备成剪切增稠流体进行激光诱导击穿光谱检测，并采用快速成像法和时间分辨法分析了等离子在剪切增稠流体和汞溶液中的时间演化过程，对比了剪切增稠流体和汞溶液中汞元素的定量检测限和检测准确度。实验结果表明，汞元素的检测限提高了53.24倍，检测准确度提高了14.8%。
 

　　编辑点评：激光诱导击穿光谱技术凭借其无需样品预处理、全元素分析、高灵敏度、高精确度等特点，在环境监测、生物医学、材料加工、工业生产等领域都有着非常广泛的应用。通过将液体样品制备成剪切增稠流体解决了激光诱导击穿光谱在液体样品检测方面的不足，拓展了激光诱导击穿光谱的应用领域，对于激光诱导击穿光谱技术的推广可以发挥重要作用。