《基於單光束分束激發的LIBS信號增強方法研究》是依託吉林大學，由楊光擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於單光束分束激發的LIBS信號增強方法研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：楊光
- 依託單位：吉林大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
雷射誘導擊穿光譜是一種前沿性光譜分析技術，可廣泛套用於石油、冶金和電力等領域的現場線上檢測。但是當LIBS技術用於微量元素檢測時，由於光譜信號強度較弱，導致其分析精度較低、檢出限偏高。現有LIBS信號增強方法，在實現過程中需要額外增加激發源，導致儀器結構複雜、成本較高，不利於現場線上檢測。本項目針對這一問題，建立電漿吸收區理論模型，揭示電漿禁止效應的內在機理，通過改善系統內部雷射能量的利用效率，提出一種基於單光束分束激發的LIBS信號增強方法(SBS-LIBS)。研究本項目方法對不同光譜波段和元素種類的回響效果，最佳化實驗條件，建立完善的分析測試體系，探索方法對於信號增強的深層機理。本項目提出的方法譜峰強度增加5~8倍，信噪比增加2~4倍，同時還保留了原有LIBS技術的優勢，有效解決現有LIBS信號增強方法儀器結構複雜，分析時效性較差等問題，為其服務於現場線上檢測奠定重要的技術基礎。
結題摘要
雷射誘導擊穿光譜是一種前沿性光譜分析技術，可廣泛套用於石油、冶金和電力等領域的現場線上檢測。但是當LIBS技術用於微量元素檢測時，由於光譜信號強度較弱，導致其分析精度較低、檢出限偏高。現有的LIBS信號增強方法大多需要額外增加激發源或增加樣品前處理時間，導致LIBS儀器裝置結構複雜、分析周期較長，不利於LIBS技術的推廣與套用。 針對上述問題，本項目分析了雷射誘導電漿的禁止效應，從改善雷射能量與樣品耦合效率入手，提出了一種基於單光束分束技術的LIBS信號增強方法（SBS-LIBS），開展的主要工作包括：①研究電漿禁止效應的內在機理，探索電漿內部吸收區的生存周期、擴散方向和空間密度等參數的變化規律，建立電漿吸收區的理論模型；②研究SBS-LIBS方法的分束模式、入射角度和延遲時間對信號增強效果的影響；③研究了SBS-LIBS方法對於不同光譜波段以及不同屬性的元素的信號增強效果，並最佳化了分析測試參數，建立了分析測試體系；④研究了SBS-LIBS技術電漿時間演化特性；⑤基於化學計量學方法開展了LIBS技術在塑膠分類與燒結礦酸鹼度分析的套用研究。 本項目完成了任務目標，明確了電漿禁止效應產生的機理，完成了SBS-LIBS分析方法研究與實驗參數最佳化，建立了分析測試體系，實現了譜峰強度增加5~8 倍，信噪比增加2~4 倍的目標，在本項目實驗條件下，得出了分束策略、入射角度、延遲時間的最佳實驗條件。 本項目研究成果不需要額外增加體積龐大，且價格昂貴的二次激發源，而且無需複雜的樣品前處理過程，在保留LIBS技術原有分析速度快、無需樣品前處理和儀器結構簡單等優勢的前提下，實現LIBS信號的增強，為LIBS信號增強技術提供了一種新方法，有效解決了現有LIBS信號增強方法無法同時兼顧分析精度與分析速度的問題，為我國LIBS技術服務於現場線上檢測提供廣闊的發展空間和套用前景。
