激光誘導擊穿光譜技術(LIBS)又稱激光誘導等離子體光譜，是一種基于原子發射光譜法的元素分析技術，在多元素分析、實時快速原位檢測等方面具有突出優勢，并且在痕量物質定性定量分析領域具有重要的應用前景。目前該技術已在深空深海探測、地質勘探、生物醫藥，以及環境監測等眾多領域得到廣泛應用。但在普遍應用中，LIBS技術面臨信號波動大、光譜強度低、信噪比差、探測靈敏度低等不利因素。放電輔助增強策略可實現大幅度的激光等離子體光譜增強，然而，這一方法在液態樣品的探測中受液相對放電過程的干擾導致LIBS信號波動大，影響探測光路甚至無法探測，極大阻礙了放電輔助LIBS(DA-LIBS)在液態樣品中痕量物種定性或定量分析方面的應用。
 

　　瞬態光學與光子技術國家重點實驗室湯潔課題組近年來開展了激光等離子體光譜研究領域的技術攻關。近日，針對放電輔助LIBS在液態樣品探測中面臨的關鍵技術性難題，該團隊提出了DA-LIBS結合濾紙采樣的方法，促進等離子體中更多的物質被持續加熱、電離，致使其壽命從幾微秒延長至近百微秒，等離子體光譜強度增加1–2個數量級，濾紙均勻采樣巧妙克服了液相干擾放電過程及信號穩定性差等不利因素，顯著增強激光燒蝕樣品的穩定性，等離子體光譜信號穩定性得以提升33%。憑借顯著的光譜增強效應，痕量Ca、Ba元素檢出限降低至ppb量級( 1ppb=10-9=十億分之一)，相比于傳統單脈沖LIBS，檢出限降低近2個數量級。相比于其他LIBS增強技術(如雙脈沖LIBS)，該方法不僅享有同等高水平的探測靈敏度，還具備低成本、低能耗、裝置簡易等優勢，將在環境與生態廢油污染監測中，對污染物質的溯源，以及預防措施的制定，展現出巨大的應用潛力和價值。
 

圖 LIBS優化原理示意圖
 

　　該項研究成果發表于分析化學領域頂級期刊 Analytical Chemistry(Nature Index 收錄，IF：8.0)。此前，研究團隊針對固體或粉末檢測的放電LIBS技術研究相關成果發布于Cell子刊Cell Reports Physical Science。
 

　　論文第一作者為中國科學院西安光機所博士研究生許博坪，西安光機所是第一完成和通訊單位。該研究工作得到國家自然科學基金、陜西省自然科學基金等項目的大力支持。