激光诱导击穿光谱技术及应用研究进展

第远卷摇第源期

圆园员猿年愿月摇

摇摇摇摇摇摇摇

摇摇摇摇摇摇中国光学摇摇摇摇摇摇摇

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文章编号摇员远苑源鄄圆怨员缘渊圆园员猿冤园源鄄园源怨园鄄员员

激光诱导击穿光谱技术及应用研究进展

渊员援南京林业大学化学工程学院袁江苏南京圆员园园猿苑曰

圆援中国科学院长春光学精密机械与物理研究所发光学及应用国家重点实验室袁吉林长春员猿园园猿猿冤

摘要院激光诱导击穿光谱渊蕴陨月杂冤技术是一种基于原子发射光谱学的元素定性尧定量检测手段遥本文介绍了蕴陨月杂技术的

原理尧应用方式尧检测元素种类及检测极限曰综述了该项技术在固体尧液体尧气体组分检测方面的技术发展袁以及在环境检

测尧食品安全尧生物医药尧材料尧军事尧太空领域的应用进展遥最后袁提出了高功率尧高稳定的激光光源和准确的定量分析

方法是蕴陨月杂技术目前所面临的问题和挑战遥

关摇键摇词院激光诱导击穿光谱曰激光产生等离子体曰元素分析曰检测限

中图分类号院韵源猿猿援缘源曰韵远缘苑援猿员怨摇摇文献标识码院粤摇摇凿燥蚤院员园援猿苑愿愿辕悦韵援圆园员猿园远园源援园源怨园

侯冠宇

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载悦蕴鄄园员愿冤曰江苏高校优势学科建设工程资助项目

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第源期摇摇摇摇摇

侯冠宇袁等院激光诱导击穿光谱技术及应用研究进展

源怨员

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摇

杂责藻糟贼则燥泽糟燥责赠袁

摇激光诱导击穿光谱

测物体表面产生等离子体

简称蕴陨月杂冤

渊蕴葬泽藻则鄄陨灶凿怎糟藻凿

技术是利用激光照射被

月则藻葬噪凿燥憎灶

咱员鄄圆暂

光谱而获取物质成分和浓度的分析技术

袁通过检测等离子体

遥相比于

传统的光谱分析方法袁如原子吸收光谱分析尧电感

耦合等离子体鄄原子发射光谱尧电感耦合等离子体

出结果

鄄质谱分析

冤尧灵敏

袁蕴陨月杂

渊检测限达到

技术具有快速

员园

渊

原

数秒钟就可以得

远

素尧远距离在线同时检测等优点而被广泛关注

耀员园

原员圆

冤尧多元

袁是

一种极具应用潜力的分析检测技术遥这项技术伴

随着激光的发展而产生袁上个世纪远园年代初袁云援

月则藻糟澡

原子发射光谱激发源

等人

咱猿暂

在会议文摘中首次提出将激光作为

的想法遥员怨远猿年袁阅藻遭则葬泽鄄

郧怎藻凿燥灶

析袁随后

等人

咱源暂

将蕴陨月杂技术应用于光谱表面分

酝葬噪藻则等人

咱缘暂

于员怨远源年将蕴陨月杂应用于

气体分析袁同一年袁砸怎灶早藻等人

咱远暂

将蕴陨月杂技术应

用于金属探测袁随后蕴陨月杂技术开始被各国科学家

广泛研究遥在愿园年代初期袁蕴陨月杂技术开始被应

用于有毒有害物质的检测遥当时可以同时检测分

析员园种不同元素袁且不仅在表面也可以在液体溶

液中进行

咱苑暂

进步袁并逐步被广泛应用于各个不同的领域中

遥怨园年代开始袁蕴陨月杂技术有了很大的

遥

澳大利亚科学家郧则葬灶贼等人

咱愿暂

采用蕴陨月杂技术对

铁矿石中的微量成分进行了检测限的研究袁为野

外探矿现场作业提供了新技术支持遥进入圆员世

纪袁蕴陨月杂技术有了突飞猛进的发展袁超越了学科

界限袁在多个学科领域被广泛应用袁不仅可以检测

固体还可以检测液体和气体物质袁并且在工业袁环

境污染检测袁食品卫生安全袁文物考古袁宝石鉴定袁

生物医药袁司法鉴定等方面都发挥出巨大的应用

潜力遥例如美国洛斯阿拉莫斯国家实验室的粤援

国科学院

运灶蚤早澡等人

咱怨暂

将蕴陨月杂应用到对行星的探测中曰中

在澡葬灶早杂澡葬燥澡怎葬等人

咱员园暂

用蕴陨月杂对煤油

和空气预混合气体在较高压力下的当量比进行了

定量测量袁以此设计和模拟煤油空气超音速燃烧

状态遥

与浓度的定性定量分析技术

蕴陨月杂是基于原子的发射光谱学的物质成分

袁所以蕴陨月杂不需要对

样品预处理袁适用于各种形态的样品袁不涉及复杂

的样品制备袁几乎适用于所有导体和非导体的元

素分析遥另外袁蕴陨月杂技术还可以对样品深度剖面

解析探测袁如果样品表面有污染物质妨碍探测袁

蕴陨月杂

点处袁

可以利用激光脉冲持续照射样品表面某一

深层次地对样品进行探测袁这样可以很有效

地排除污染物质对检测准确性的干扰遥本文将对

蕴陨月杂

挑战进行详细的总结和回顾

技术的原理尧应用进展以及所面临的问题和

遥

圆摇蕴陨月杂基本原理

圆援员摇基本原理

焦于样品表面

蕴陨月杂技术的原理是将高强度的激光脉冲聚

袁样品表面因吸收光子的能量而被

加热袁脉冲不断地打到样品处袁汇聚点温度可达

员园

源

耀员园

苑

益

咱员员暂

成自由电子袁自由电子在激光的不断作用下又与

袁其物质瞬间发生融化袁热电子变

原子发生碰撞袁原子再变成电子袁就这样形成雪崩

效应袁最终产生大量的高温等离子体遥随后袁激光

脉冲停止袁等离子体温度开始降低袁等离子体中处

于激发态的原子尧单重和多重电离的离子以及自

由电子在向下跃迁时产生弛豫现象袁部分能量以

光的形式辐射出来袁这种辐射带有明显的元素特

征遥因此袁通过光谱仪记录和分析辐射的光谱信

号即可以对固体尧液体和气体样品中的化学元素

进行定性和定量分析遥

如图员所示袁典型的蕴陨月杂系统由激光器尧样

品台渊室冤尧光谱仪和计算机组成遥常用激光器有

晕凿颐

光器

再粤郧

尧悦韵

和晕凿颐再蕴云系列固体激光器尧准分子激

工作在短脉冲下

圆

激光器和深紫外激光器

咱员圆暂

遥典型的激光器性能如

袁激光器主要

员园远源灶皂

的晕凿颐再粤郧激光器袁脉冲宽度在员园灶泽袁能够在聚

焦的样品表面产生员郧宰辕糟皂

圆

的功率密度遥如

图员袁当激光器发射出激光脉冲后袁经过聚焦透镜

聚焦照射到样品台上的样品上袁激光作用于样品

产生等离子体袁辐射出的特征谱线被光谱仪采集

源怨圆

摇摇摇摇中国光学摇摇摇摇摇摇

第远卷

摇

并传输到计算机上由专业的软件实现数据的保

存尧光谱的显示袁以及元素的定量分析遥光谱仪的

工作光谱为员苑园耀员员园园灶皂袁悦悦阅探测的响应范

围能够满足要求袁多半的元素发出的谱线都在此

范围内遥蕴陨月杂能够实现定量分析的原理主要是

根据元素的含量与信号强度成比例关系遥如图圆

所示袁原子光谱和离子光谱的波长与特定的元素

一一对应曰光谱信号强度与对应元素的含量具有

一定的定量关系

咱员猿暂

遥

图员摇蕴陨月杂实验装置图

咱员源暂

云蚤早援员摇杂糟澡藻皂葬贼蚤糟凿蚤葬早则葬皂燥枣蕴陨月杂泽赠泽贼藻皂

咱员源暂

图圆摇元素与光谱波长关系咱员猿暂

云蚤早援圆摇砸藻造葬贼蚤燥灶遭藻贼憎藻藻灶憎葬增藻造藻灶早贼澡葬灶凿藻造藻皂藻灶贼泽

咱员猿暂

圆援圆摇单脉冲和双脉冲蕴陨月杂技术

脉冲遥

蕴陨月杂

单脉冲技术只需要对单一等离子体光谱检

在技术应用方式上又分为单脉冲和双

测分析袁其原理是利用单脉冲渊单脉冲能量通常

在几十到几百皂允冤照射聚焦样品袁使样品气化蒸

发袁通过产生的等离子体发射出来的光谱对物质

进行检测分析遥单脉冲蕴陨月杂对样品破坏性小袁检

测更加迅速灵敏遥所以单脉冲蕴陨月杂更加适合用

于有特殊要求的场合袁如文物和法医鉴定等袁近些

年成为国际上蕴陨月杂检测技术热点方向遥单脉冲

蕴陨月杂

因为对于单脉冲照射而言

面临的最大的问题是谱线强度的可重复性

袁多种因素都可能对实

袁

验的结果有影响

咱员缘暂

相比于单脉冲

遥

蕴陨月杂袁双脉冲蕴陨月杂技术在元

素检出限尧检测灵敏度尧谱线强度和减少测量结果

偏差等方面都有很好提高袁研究人员已经开展了

对不同分析对象渊固态袁气体袁液态冤的应用研究袁

并通过深入的分析来提高其检测灵敏度和精度遥

例如粤援月燥早葬藻则贼泽等人对其建模进行了深入的研

究

咱员远暂

现进行实验研究

袁云援悦燥造葬燥等人对单双

咱员苑暂

遥双脉冲

蕴陨月杂

蕴陨月杂

在铝样品上的表

在检出限方面有员耀圆个数量级的提高

比单脉冲

袁并具有更

蕴陨月杂

小的谱线增宽和谱线位移

咱员苑暂

理大致是通过激光器先发射一个脉冲于样品表

遥双脉冲蕴陨月杂原

面袁使样品被灼烧气化蒸发产生等离子体袁在其膨

胀冷却后用第二个激光脉冲打到等离子体上对其

再度激发袁通过探测第二个激光诱导的等离子体

辐射谱线来分析检测元素物质遥双脉冲一般以共

线与正交方式入射到样品表面遥双脉冲蕴陨月杂面

临的主问题是其受周围环境和检测元素本身影响

而有所变化袁例如谱线强度的增加和元素本身性

质还有环境变化有关袁激光的两个光束位置袁脉冲

时间间隔等都会影响检测结果和精度遥

猿摇蕴陨月杂检测元素种类及检测极限

摇

种元素的特征谱线不同

摇蕴陨月杂技术可以检测多达

袁可以定量地探测出样品

苑园种元素袁根据每

中元素含量浓度遥目前袁针对蕴陨月杂应用于不同的

领域中探测不同元素的浓度和检出限问题袁已有

大量的实验和文章在不断地更新发表袁蕴陨月杂技术

对元素的检测已成为人们比较关心的一个热点问

题袁蕴陨月杂对不同形态中物质元素的检出限已直接

影响了它应用的范围和深度遥但是蕴陨月杂技术在

不断改进和更新袁通过与其他技术的结合并用袁

蕴陨月杂

据收集的资料整理出来了元素检测限和特征峰

的精度与广度也在不断提升遥因此袁本文根

袁

如表员所示遥

第源期摇摇摇摇摇

侯冠宇袁等院激光诱导击穿光谱技术及应用研究进展

表员摇部分元素蕴陨月杂谱特征峰和检测极限

栽葬遭援员摇悦澡葬则葬糟贼藻则蚤泽贼蚤糟憎葬增藻造藻灶早贼澡泽葬灶凿凿藻贼藻糟贼蚤燥灶造蚤皂蚤贼泽怎泽蚤灶早蕴陨月杂枣燥则凿蚤枣枣藻则藻灶贼藻造藻皂藻灶贼泽

元素

月藻

蕴蚤

样品典型特征峰辕灶皂

猿苑猿援远

检测极限

园援园园远耀源园伊员园

原远

园援源耀员园伊员园

原远

员援猿缘伊员园

原远

猿员猿伊员园

原怨

圆员园伊员园

原怨

员园园园伊员园

原远

员圆员缘伊员园

原远

苑猿伊员园

原远

缘园伊员园

原远

猿源苑愿

参考文献

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咱员怨暂

咱圆员暂

咱圆园暂

咱圆圆暂

咱圆猿暂

咱圆员暂

咱圆员暂

咱圆源暂

咱圆员暂

咱圆缘暂

咱圆源暂

咱圆圆暂

咱圆缘暂

咱圆远暂

原远

源怨猿

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酝早

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悦则

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悦燥

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对苯二甲酸

水溶液

矿石

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圆苑怨援缘

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粤造悦造

猿

溶液

矿石

矿石

水溶液

水溶液

天然水体

水溶液

水体

钢材

对苯二甲酸

水体

矿石

矿石

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原怨

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原远

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原怨

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原远

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原怨

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原远

圆园援猿依园援员伊员园

园援员远圆伊员园

原怨

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原远

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原远

咱圆远暂

咱员怨暂

咱员愿暂

咱圆缘暂

咱圆远暂

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咱员愿暂

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咱员愿暂

咱员愿暂

咱员愿暂

咱圆愿暂

咱圆缘暂

咱圆愿暂

咱员愿暂

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原远

水溶液

土壤

钢材

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猿怨怨援猿猿

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圆援苑耀员缘伊员园

原远

园援员耀远园园伊员园

原远

圆耀愿源伊员园

原远

园援缘苑伊员园

原怨

员园园耀员园园园伊员园

原远

员员圆伊员园

原远

猿园园伊员园

原远

园援圆耀猿园远伊员园

原远

源圆伊员园

原远

天然水体

铜合金

铜合金

猿苑猿援怨怨袁猿远愿援猿缘袁猿缘苑援圆苑

圆愿猿援猿员

圆愿源援园园

摇摇选择元素特征谱线的难点是特定元素谱线会

量分析产生干扰遥另外袁受自吸收效应影响袁元素

的离子谱线强度和元素的浓度之间并不是纯线性

关系遥太强的谱线会发生饱和现象使得浓度无法

显示袁太弱的发射谱线会使灵敏度降低袁导致检测

与其他元素谱线重叠袁从而对离子谱线强度的定

源摇蕴陨月杂对固尧液尧气样品的检测

源援员摇固摇相

蕴陨月杂技术在固相中的研究要比液相或者气

相更加丰富和深入遥大量的文献多见于对土壤尧

合金等固相物质中的元素检测分析遥例如蕴陨月杂

统包括典型的调匝晕凿颐再粤郧激光器和酝耘缘园园园光

对钢中酝灶和悦则的定量分析

咱圆怨暂

袁使用的蕴陨月杂系

精度发生问题遥因此袁解决这些问题是特别值得

研究者关注的遥

源怨源

摇摇摇摇中国光学摇摇摇摇摇摇

第远卷

摇

栅光谱仪袁匝晕凿颐再粤郧激光器工作波长为

圆园

员园远源

匀扎遥

灶皂袁

对土壤中铅的检测系统

脉冲能量缘园皂允可调袁

咱猿园暂

工作频率

大致相同

园郾

袁

员

脉

耀

冲能量为员愿园皂允袁陨悦悦阅像素为员园圆源伊员园圆源袁工

作光谱为员愿缘耀愿缘园灶皂遥采用蕴陨月杂技术研究土

壤污染不需要复杂的样品制备袁可以灵活快速地

对样品进行检测定量分析遥不受地域地形限制袁

可时时现场检测袁大大提高结果的真实程度遥因

此袁使用蕴陨月杂比用传统的化学分析方法检测土壤

中痕量元素要方便得多遥

源援圆摇液摇相

目前国内对于蕴陨月杂液相检测的研究相对较

少袁尤其在对物质组成和浓度的研究上更是不多

见遥相对来说袁国外在这方面做了比较多的工作袁

例如袁杂援运燥糟澡等人

咱猿员暂

利用单脉冲蕴陨月杂对溶液中

的悦则进行检测分析袁在员猿园皂允时得到悦则检测限

为圆伊员园

原源

技术的高压液相色谱法

遥悦援允葬灶扎藻灶等人

咱猿圆暂

研发了基于蕴陨月杂

袁可以一次测得猿员种元

素遥通过蕴陨月杂的快速袁无需采样的检测特点袁可

以使液相检测得到很大的提高袁尤其是对于环境

污染监测有很好的应用前景遥图猿是蕴陨月杂对不

同浓度含悦怎溶液在猿圆源郾苑缘灶皂波长检测的特征

谱线图遥从图中可以看到谱线的强度可以反映出

溶液中悦怎离子的含量差异遥栽援匀怎泽泽葬蚤灶等人

咱猿猿暂

研究了一种防止激光照射水面时溅射的小隔室袁

通过蕴陨月杂方法对日常污水中有毒物质进行了测

定遥相对于固体来说袁蕴陨月杂在液体中的应用有一

些自身的问题遥由于受到水体压力尧激波尧溅射尧

图猿摇不同浓度含悦怎溶液的猿圆源援苑缘灶皂特征谱

咱猿圆暂

云蚤早援猿摇杂澡葬责藻

藻灶贼糟燥灶糟藻灶贼则葬贼蚤燥灶泽

燥枣贼澡藻悦怎陨

咱猿圆暂

猿圆源援苑缘灶皂造蚤灶藻葬贼贼澡藻凿蚤枣枣藻则鄄

自吸收因素的影响袁信号强度减弱且不稳定遥面

对这些问题研究者做了很多工作来提高蕴陨月杂对

液体的检测精度遥王传辉等人

咱猿源暂

通过总结前人

的经验袁优化实验条件袁系统地研究了溶液中粤造

原子蕴陨月杂信号的时间演化特性尧激光能量对光谱

信号的影响袁得到了更低激光能量激发下的蕴陨月杂

信号袁降低了实验对激光性能的要求遥

源援猿摇气摇相

工业发展导致的环境问题日益凸显袁工厂排

放的烟气一般温度较高袁重金属含量高袁成分复

杂袁分布不均匀袁同时烟气自身不稳定袁极易发生

变化等给检测带来了比较大的难度遥激光拉曼光

谱法尧吸收荧光法尧激光拉曼散射法

咱猿缘暂

等虽然可

以检测气体分子袁但是需要较长的富集时间袁灵敏

度低尧不能同时多元素检测遥这时就需要一个可

以同时在线多元素尧快速灵敏的检测方法遥蕴陨月杂

图源摇蕴陨月杂直接法测量大气中悦怎杂韵

云蚤早援源摇蕴陨月杂

源

微粒浓度

咱猿远暂

贼澡藻糟燥灶糟藻灶贼则葬贼蚤燥灶

藻曾责藻则蚤皂藻灶贼葬造

燥枣

泽藻贼怎责

悦怎杂韵

枣燥则凿蚤则藻糟贼葬灶葬造赠泽蚤泽燥枣

源

责葬则贼蚤糟造藻泽

咱猿远暂

正是集这些优点于一身袁在不利地形中远距离在

线检测气体污染物质方面有很好的优势袁不需要

复杂的取样采集袁检测结果迅速遥检测的方法有

两种袁一种是把激光聚焦到富集过滤器上袁这种方

法可以检测气溶胶中浓度较低的物质曰另一种方

法是直接将激光聚焦在气溶胶上对其检测袁相比

于前者其有较高的检测限遥如图源和缘袁利用直

接法郧援郧葬造造燥怎等人实验检测到悦怎杂韵

空气中的微粒最小浓度员缘滋早辕皂

猿咱猿远暂

相中元素的检测目前存在的主要问题是信号差

遥

源

在其实验

蕴陨月杂对气

尧

不稳定袁采集效率低袁干扰因素影响大等遥

第源期摇摇摇摇摇

侯冠宇袁等院激光诱导击穿光谱技术及应用研究进展

源怨缘

图缘摇富集悦怎杂韵

云蚤早援缘摇酝耘月

源

颗粒的大气过滤器显微图片

咱猿远暂

藻灶则蚤糟澡藻凿

责蚤糟贼怎则藻燥枣

悦怎杂韵

葬枣蚤造贼藻则渊匝酝原匀袁宰澡葬贼皂葬灶冤

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憎蚤贼澡

圆

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咱猿远暂

源

窑缘匀

圆

韵责葬则贼蚤糟造藻泽渊悦泽越

蕴陨月杂技术应用

摇摇渊员冤

由于近几十年的工业发展

环境检测

袁城市建设等因素

导致环境污染日益严重袁尤其是重金属污染尧水体

富营养化等越来越引起人们的重视遥这就迫切需

要一种快速尧原位尧远距离尧无需制样的技术来实

现对环境污染物质的检测和监测遥蕴陨月杂可以满

足上述要求袁故被越来越多地应用到环境保护领

域遥同时蕴陨月杂可以检测分析任何形态的物质元

素渊液体袁气体袁固体冤袁在对水体污染袁危险有害

废物袁气体气溶胶污染物质的检测分析袁定量计算

等方面都有很广阔的应用前景遥灾援蕴葬扎蚤糟等人

咱猿苑暂

用实验研究了使用蕴陨月杂技术来对水体的沉积物

检测分析的可行性袁通过对光谱的选择袁对实验条

件的优化袁定量分析方法的确定等证明了蕴陨月杂可

以对沉积物组成中的微量元素检测分析遥杂援月援

酝蚤则燥增等人

咱员员暂

用蕴陨月杂和原子光谱法对样品中粤造尧

悦凿尧悦怎尧云藻尧

蕴陨月杂

和悦则

可以很好地检测出样品中微量元素

孕遭尧在灶尧悦则元素进行分析检测

元素的检测限甚至可以达到员园伊员园

袁

得

原

对

出

愿

悦怎

袁

远显示重金属

袁这是实现定量分析的根据

悦凿的蕴陨月杂信号强度与浓度成比

遥图

例遥在对气溶胶污染

物质的检测方面袁月藻凿凿燥憎泽和阅蚤曾燥灶等人

咱猿愿鄄猿怨暂

的

研究结果表明袁蕴陨月杂可以应用到单分子生物气溶

胶的检测中袁并且在富含金属元素的气溶胶中的

在线检测有良好的前景遥在土壤重金属污染检测

方面袁李勇等人

咱猿园暂

用蕴陨月杂技术对土壤中的孕遭元

素进行了快速检测袁通过实验数据建立光谱定标

曲线袁得到最低检测限愿怨滋早辕早袁从而验证了蕴陨月杂

可以用于土壤中重金属元素含量的精确检测遥

图远摇重金属悦凿浓度与特征谱线渊圆圆愿援愿园圆圆灶皂冤强

度关系

咱员员暂

云蚤早援远摇

圆圆愿郾

蕴陨月杂

愿园圆圆

蚤灶贼藻灶泽蚤贼赠

灶皂增泽援

糟燥则则藻泽责燥灶凿蚤灶早

悦凿糟燥灶糟藻灶贼则葬贼蚤燥灶

贼燥悦凿造蚤灶藻葬贼

渊圆冤

在食品安全和营养学方面

食品安全和营养学

袁张大成等人

咱源园暂

利

用蕴陨月杂技术对水果样品里的微量元素进行了检

测研究袁运用统计学方法分析比较了猿种水果中

的悦葬尧晕葬尧运尧云藻尧粤造尧酝灶等远种元素的含量差别遥

华南理工大学卢伟业等人

咱源员暂

对复合肥中晕尧孕和

运

误差小于

元素含量的同步测量发现待测结果的平均相对

愿豫质量分数袁平均相对标准偏差小于

苑豫

和园郾

质量分数

缘园豫质量分数

袁检测极限值分别为

袁从实验上证明了

园郾员远豫

蕴陨月杂

袁园郾圆员豫

技术

具有同步尧快速尧准确测量复合肥中三大营养元素

的能力遥砸葬蚤等人

咱源圆暂

用蕴陨月杂技术对苦瓜中的抗

血糖痕量元素进行了定量检测遥

渊猿冤

生物体是由各种元素组成的

生物医药

袁据统计至少有

源园

有其存在的作用

种化学元素存在于活的生物体中

袁当人体缺少某种元素可能就会

袁每种元素都

引起与其相关的疾病遥蕴陨月杂结合现代医学技术

可以针对每一种病例样品进行鉴定袁为医学治疗

提供有用的信息遥酝葬贼贼澡蚤藻怎等人

咱源猿暂

通过对大肠

埃希氏菌光谱分析袁记录下多达员园园条谱线袁为细

胞的检测识别提供了丰富实用的数据遥杂葬皂藻噪等

人

咱源源暂

用蕴陨月杂检测了人体中的主要矿物质和毒

素袁验证了蕴陨月杂可以用于生物医学检测领域遥

缘摇

源怨远

摇摇摇摇中国光学摇摇摇摇摇摇

第远卷

摇

酝蚤糟澡藻造葬等

咱源缘暂

通过对头发组织中的元素检测鉴定炸物的检测方面袁塑料地雷是一种较难探测到的

蕴陨月杂谱对塑料地雷进行了探测研究袁证明利用

蕴陨月杂谱既能探测塑料地雷外壳袁也能探测内部填

危险爆炸物遥美国匀葬则皂燥灶等人

咱缘员暂

利用宽带

人体是否摄入有毒物质袁这为司法鉴定提供新的

途径遥美国的运怎皂葬则等人用蕴陨月杂方法检测分析

了恶性组织袁并发现正常组织和恶性组织的金属

成分检测定性研究袁通过采集的光谱图分析得到

该藏药中含有酝早尧悦葬尧晕葬尧云藻尧粤造尧杂蚤尧运尧蕴蚤尧匀早尧

孕遭尧粤怎等员园种元素

咱源苑暂

遥

渊源冤材料分析

含量不同

咱源远暂

遥吴金泉等对藏药苑园味珍珠丸药物

充爆炸物袁这为塑料地雷的防范和清除提供了新

的技术途径遥在太空探测方面袁美国国家航空航

野好奇号冶渊如图苑冤等火星探测车上袁远距离探测

测分析得到的岩石组分及准确度遥

天局渊晕粤杂粤冤把蕴陨月杂探头安装在野火星漫游者冶尧

下检测袁所以在材料分析领域应用十分广泛遥陆

蕴陨月杂技术几乎可以对所有元素在不同形态

火星岩石和土壤成分

咱缘圆暂

袁表圆就是采用蕴陨月杂探

运章等

咱源愿暂

用蕴陨月杂技术对不锈钢中的金属元素进

行检测定量分析遥阅藻葬贼澡等人应用主成分分析方

法对铁矿石样品的成分进行分析袁并建立模

型

咱源怨暂

遥宰援栽葬憎枣蚤噪等人

咱缘园暂

用便携式蕴陨月杂对铝合

究成果要好的检出限遥

渊缘冤军事和太空领域

金远种痕量元素进行检测分析袁得出了比其他研

得益于蕴陨月杂的远距离尧在线尧快速检测等特

性袁其在军事领域也有发展的立足点遥在危险爆

图苑摇野好奇号冶火星探测车上装载的蕴陨月杂系统

云蚤早援苑摇蕴陨月杂泽赠泽贼藻皂皂燥怎灶贼藻凿燥灶贼澡藻野悦怎则蚤燥泽蚤贼赠冶则燥增藻则

表圆摇火星环境下用蕴陨月杂分析岩石的组成成分

咱缘圆暂

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玄武岩

韵

鉴定值

源缘援愿

圆圆援源

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源远援猿

澡

蕴陨月杂精确度

员

员

鉴定值

源远援苑

园援缘远

石灰石

猿员援苑

皂

圆园援愿

造

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员园缘圆

员圆圆员怨

缘远愿愿

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圆

猿圆

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酝早

晕葬

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杂则

悦葬

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杂蚤

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圆圆援圆

皂

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皂

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造

愿援员苑

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圆怨

圆员

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猿苑援怨

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园援圆苑

猿援圆源

造

园援圆猿

造

园援员远

造

园援员园源

造

园援园圆猿

造

园援园员圆

造

远援缘员

造

猿援苑员

园援苑怨

员援源猿

圆援缘远

圆援员园

皂

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澡

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造

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皂

皂

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皂

远

圆

圆

园援园苑源

园援园园员

园援园员源

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源愿园

圆员员源月葬园援园猿愿

园援园猿缘

园援园猿源

园援园猿猿

造

园援园园员

员源

远摇蕴陨月杂技术存在的问题和挑战

摇摇渊员冤蕴陨月杂系统中最关键的是高功率激光光

源袁不同的样品对激光的能量和功率密度要求不

同袁一般要求能量为员园耀员园园皂允袁光斑尺寸在

员园园滋皂以下遥用于液体样品分析时袁常需要激光

光的能量要求提出挑战遥

渊圆冤激光光源稳定性问题

能量跃员园园皂允袁功率密度跃员郧宰辕糟皂

圆

袁这就对激

第源期摇摇摇摇摇

侯冠宇袁等院激光诱导击穿光谱技术及应用研究进展

源怨苑

与所有的激光分析技术一样袁蕴陨月杂技术也有

一定的局限性遥例如袁激光脉冲能量无法全部使

用袁部分能量会损失掉袁因而导致等离子体时刻随

着能量改变而变化袁因此实验的可重复性不强遥

这需要从脉冲激光器控制的角度进行深入研究袁

改进激光脉冲的稳定和重复性遥

渊猿冤定量分析方法

如何实现准确的定量分析袁一直是蕴陨月杂研究

的重点遥根据不同的物质袁也发展出了多种定量

分析方法袁但一直还没有一个非常有效的普适性

方法遥因此袁需要更深入研究蕴陨月杂机理袁采用新

方法袁诸如单脉冲尧双脉冲袁以及控制信号采集时

间等袁配合数据分析获得突破遥

苑摇结束语

摇摇作为一种快捷尧灵敏尧可靠的元素检测技术袁

材料尧军事尧太空等多个领域的成功应用遥检测样

品形态涵盖固尧液尧气三态袁既可以定性也可以定

量分析几十种化学元素遥虽然在定量精确分析上

还面临着一些问题袁但随着定量分析原理的改进

和实验手段的进步袁以及商业化进程的加大和细

化袁可以预知蕴陨月杂技术在未来的环境尧医药尧材

料尧食品安全尧国防等多个领域会有更大尧更广泛

的应用遥

蕴陨月杂已经证明了其在环境尧食品安全尧生物医药尧

参考文献院

咱员暂摇叶继飞袁洪延姬袁王广宇袁等援激光等离子体微推进技术的研究进展咱允暂援中国光学袁圆园员员袁源渊源冤院猿员怨鄄猿圆远援

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源怨愿

摇摇摇摇中国光学摇摇摇

泽燥蚤造泽咱允暂援孕则燥早则藻泽泽悦澡藻皂援袁圆园园愿袁圆园院员员远缘鄄员员苑员援渊蚤灶悦澡蚤灶藻泽藻冤

摇摇摇

第远卷

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援水环境重金属污染的激光诱导击穿光谱监测

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袁陈兴龙袁余嵘华袁等援基于激光诱导击穿光谱技术对钢中酝灶和

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袁陆继东

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袁林兆祥袁

葬灶凿

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泽责藻糟贼则燥泽糟燥责赠

环境科学与技术

憎葬贼藻则遭赠造葬泽藻则鄄蚤灶凿怎糟藻凿

袁圆园园怨袁猿圆院

悦澡蚤灶藻泽藻冤

燥枣

怎灶凿藻则憎葬贼藻则

蚤灶贼澡藻藻灶增蚤则燥灶皂藻灶贼

葬灶葬造赠泽蚤泽遭赠凿燥怎遭造藻

元素的定量分析

遭葬泽藻凿燥灶造葬泽藻则鄄蚤灶凿怎糟藻凿

应用光学

遭则藻葬噪凿燥憎灶

袁圆园园愿袁圆怨渊缘冤院苑愿怨鄄苑怨圆援

遭赠造葬泽藻则蚤灶凿怎糟藻凿

凿藻贼藻糟贼燥则枣燥则造蚤择怎蚤凿

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作者简介院

侯冠宇渊员怨愿愿要冤袁男袁吉林四平人袁圆园员圆

年于南京林业大学化工学院获得学士学

位袁主要从事环境污染物激光光谱检测

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员袁博士生导师袁员怨怨怨年于重庆大学获得

学士学位袁圆园园缘年于中国科学学院半导

体研究所获得博士学位袁曾先后在新加

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事博士后研究工作袁目前在中国科学院

长春光学精密机械与物理研究所任野百

人计划冶研究员袁主要从事大功率半导体

激光器的研究遥耘鄄皂葬蚤造院贼燥灶早糟扎岳糟蚤燥皂责援

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