激光誘導(dǎo)擊穿光譜(LIBS)是一種用于材料成分分析的光譜測定技術(shù)，具有快速、原位、實(shí)時(shí)和簡單樣品制備等優(yōu)點(diǎn)。然而，傳統(tǒng)透鏡式傳輸LIBS具有體積大、無法柔性傳導(dǎo)激光等缺點(diǎn)。為了解決這一問題，近年來研究人員提出利用光纖來傳輸LIBS中所需的高能脈沖激光，即光纖傳能激光誘導(dǎo)擊穿光譜(FO-LIBS)技術(shù)。FO-LIBS設(shè)備集成度高，能適應(yīng)復(fù)雜的檢測環(huán)境或者遠(yuǎn)程檢測。然而，由于光纖傳導(dǎo)激光能量閾值相對較低，其激發(fā)的光譜存在強(qiáng)度弱和自吸收效應(yīng)問題，導(dǎo)致FO-LIBS的檢測精度不高。


武漢國家光電研究中心激光先進(jìn)制造技術(shù)研究團(tuán)隊(duì)LIBS研究組郭連波副教授帶領(lǐng)碩士生魯婉婕等人,針對光纖傳能激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)進(jìn)行了深入研究，提出了利用空間分辨技術(shù)來觀察等離子體形貌、提升定量檢測精度和抑制自吸收效應(yīng)。以鋁合金中鐵、鎂、鋅三種元素為例，分析空間分辨FO-LIBS，對定標(biāo)曲線和自吸收程度的影響。結(jié)果表明，將空間分辨技術(shù)用于FO-LIBS，選擇等離子體中最佳采集點(diǎn)，能顯著提升定量分析的準(zhǔn)確度，將交叉驗(yàn)證均方根(RMSECV)分別從0.388，0.348，0.097 wt.%提升到0.172，0.224，0.024 wt.%;同時(shí)，這一方法也能顯著抑制自吸收效應(yīng)。


2018年1月12日，相關(guān)研究成果發(fā)表在美國光學(xué)學(xué)會旗下期刊Optics Express上(W.J. Lu, Z.H. Zhu, Y. Tang, S.X. Ma, Y.W. Chu, Y.Y. Ma, Q.D. Zeng, L.B. Guo, Y.F. Lu, and X.Y. Zeng, " Accuracy improvement of quantitative analysis in spatially resolved fiber-optic laser-induced breakdown spectroscopy," Opt. Express 26, 30409-30419 (2018))。


該項(xiàng)工作得到國家自然科學(xué)基金(61705064)、湖北省教育廳項(xiàng)目(B2016183)和湖北省自然科學(xué)項(xiàng)目(2018CFB773)的資助。



圖. 實(shí)驗(yàn)裝置圖(a)和自定義等離子體系統(tǒng)坐標(biāo)軸(b)