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光譜技術(shù)突破實(shí)現(xiàn)重金屬離子高靈敏度穩(wěn)定檢測

2019-12-12 10:35:25來源：儀器網(wǎng)關(guān)鍵詞：光譜閱讀量：3390

　　【儀器網(wǎng) 行業(yè)要聞】從1666年牛頓第一次利用棱鏡將陽光分解為七色光開始，人類研究光譜的歷史已經(jīng)超過了350年。發(fā)現(xiàn)光譜線、利用衍射光柵測量波長、建立光譜分析技術(shù)、研制出實(shí)用的光譜儀……幾百年來光譜技術(shù)不斷發(fā)展，并開始廣泛應(yīng)用于元素分析、天文學(xué)觀測等領(lǐng)域，成為與色譜、質(zhì)譜并列的分析方法。

　　近日，我國科研人員又為光譜技術(shù)的進(jìn)步做出了新貢獻(xiàn)。據(jù)科技日報(bào)報(bào)道，中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院黃行九研究員和趙南京研究員利用主動(dòng)可控火花放電和電化學(xué)富集輔助改進(jìn)激光誘導(dǎo)擊穿光譜方法，在低脈沖能量條件下實(shí)現(xiàn)了對水體和土壤樣品中痕量砷和汞的高靈敏度穩(wěn)定檢測。

　　作為一種新興的光譜技術(shù)，激光誘導(dǎo)擊穿光譜(簡稱 LIBS)近年來發(fā)展十分迅速。1962年將激光作為原子發(fā)射光譜激發(fā)光源的想法首次被提出，一年后LIBS就誕生了。其基本原理是利用高能脈沖激光聚焦入射樣品表面產(chǎn)生激光等離子體，然后對等離子體中原子和離子的發(fā)射光譜進(jìn)行定性和定量分析。與原子吸收光譜、X射線熒光光譜等傳統(tǒng)光譜分析技術(shù)相比，LIBS不僅靈敏度高、精確度高、全元素分析等優(yōu)勢，還可以做到無損檢測，適用于任何形態(tài)的樣品，而且能遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)在線分析，因此在出現(xiàn)之后就廣受關(guān)注，并迅速在環(huán)境、材料、生物等領(lǐng)域得到應(yīng)用。

　　上世紀(jì)90年代，LIBS進(jìn)入快速發(fā)展時(shí)期，在多通道、高分辨和更高維度方面有很大進(jìn)步，并相繼出現(xiàn)了飛秒激光誘導(dǎo)擊穿光譜、時(shí)間分辨激光誘導(dǎo)擊穿光譜、雙脈沖激光誘導(dǎo)擊穿光譜等相對成熟的方法。然而在環(huán)境樣品的分析中，LIBS卻有一個(gè)很大的問題——無法檢測砷元素和汞元素。砷、汞元素是主要的重金屬污染物之二，不同于其它重金屬元素，砷和汞的沸點(diǎn)低、揮發(fā)性強(qiáng)，在LIBS的高脈沖能量下，砷和汞極易揮發(fā)，導(dǎo)致檢測限超高甚至沒有信號。

　　解決這個(gè)問題需要減少砷和汞的揮發(fā)。為此，中科研研究員以低脈沖能量激光代替高脈沖激光，有效減少了砷和汞的揮發(fā)。同時(shí)為了彌補(bǔ)低脈沖能量下砷和汞等離子含量不足的問題，利用火花放電裝置產(chǎn)生更多的等離子體，并通過修飾了可調(diào)控氧空位的花狀納米片的電極進(jìn)行電化學(xué)富集，實(shí)現(xiàn)了砷和汞的高靈敏度檢測。而且研究人員還在火花放電裝置中增加可控高速開關(guān)，并且改進(jìn)火花放電和激光之間的時(shí)間，保證等離子體的穩(wěn)定。

　　低脈沖能量激光誘導(dǎo)擊穿光譜法是我國光譜技術(shù)又一成果，標(biāo)志著我國光譜儀器科研水平又向世界水平邁出了一步，也為國產(chǎn)光譜儀器提供了新的理論，增加了國產(chǎn)光譜儀在市場的競爭力。國產(chǎn)儀器行業(yè)的發(fā)展要靠各個(gè)領(lǐng)域的技術(shù)突破一點(diǎn)一點(diǎn)積累優(yōu)勢，這不僅需要科研人員的努力，還需要國家與儀器企業(yè)的共同參與。

　　參考資料來源：科技日報(bào)

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