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超强激光科学卓越创新简报

(第二百七十五期)

2022年6月3日

上海光机所在基于激光诱导击穿光谱的液体元素检测方面取得进展

  近期,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进展,研究团队利用剪切增稠流体的类固体特性,通过将液体样品制备成剪切增稠流体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。相关研究成果以“Quantitative analysis of mercury in liquid samples using laser-induced breakdown spectroscopy combined with shear thickening fluid”为题,作为内封面论文发表于Journal of Analytical Atomic Spectrometry

  激光诱导击穿光谱技术是一种原子光谱分析技术,具有样品制备简单、可实时检测、检测速度快、多元素同时检测等优点,被称为元素分析领域的“未来之星”。当采用激光诱导击穿光谱检测液体样品时,液体飞溅和表面波纹会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,从而导致液体元素检测准确性差、检测灵敏度低,限制了激光诱导击穿光谱技术在液体元素检测领域的推广和应用。

  研究团队利用剪切增稠流体在受到高能脉冲激光照射时产生的类固体特性,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;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,等离子在剪切增稠流体中的演化时间是汞溶液中的1.57倍,汞元素特征谱线Hg (I)253.65 nm 在剪切增稠流体中的强度是汞溶液中的3.96倍;将汞溶液制备成剪切增稠流体后,汞元素的检测限提高了53.24倍,检测准确度提高了14.8%。本方法简单、快速,提高了LIBS在液体检测领域的实用性,可应用于水质监测、污染物分析、深海探测等领域。

  相关研究得到了上海市科委项目支持。

  原文链接

图1 液滴样品和剪切增稠流体(STF)样品测试示意图

图2 (a)液滴和(b)剪切增稠流体中等离子随时间演化过程

图3 空白样品、液滴样品和剪切增稠流体(STF)样品在252.0-255.0 nm范围内的激光诱导击穿光谱(扣除背景光谱)

图4 (a)液滴法和(b)剪切增稠流体法定量分析标准曲线

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