“買寶石的人，常常為難以辨別寶石的真假而煩惱，用飛秒激光探針打一打，很快就可以探明真?zhèn)危@一過程不僅快，而且對寶石的損傷可以忽略。”5月29日，武漢理工大學(xué)理學(xué)院教授盧景琦向科技日報記者介紹了神奇的飛秒激光探針。

最近，盧景琦帶領(lǐng)他的科研團隊剛剛完成了一項研究，用納秒、飛秒以及雙脈沖激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)（俗稱激光探針）分別對 18 組標準煤樣進行了成分和熱值分析。這一研究成果已于近期在《激光與光電子學(xué)進展》在線發(fā)表。盧景琦感嘆，飛秒激光探針在未來的在線快速檢測領(lǐng)域大有可為。盧景琦科研團隊正在實驗室進行試驗

“簡單的說，就是用激光打到樣品上，激發(fā)出等離子體。然后，通過測等離子體的光譜，來獲得樣品中的元素成分和含量，這項技術(shù)就是激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)?！北R景琦說：大家形象的把它稱為“激光探針”。

激光探針是一種新興的光譜分析技術(shù)，具有檢測方便、速度快、制樣簡單、可以多元素實時在線檢測等優(yōu)勢。近十年來激光探針應(yīng)用研究在石油化工、環(huán)境監(jiān)測、生物醫(yī)學(xué)、食品安全、礦產(chǎn)探測、文物考古等多個領(lǐng)域不斷擴展。

2017年，盧景琦帶領(lǐng)團隊開始應(yīng)用激光探針對煤炭質(zhì)量進行快速檢測的研究。

火電廠用煤做燃料，然而煤炭的質(zhì)量決定了燃燒的效率和污染排放的程度，所以火電廠需要根據(jù)煤的質(zhì)量來調(diào)整鍋爐的參數(shù)，以提高燃燒效率達到節(jié)能減排的效果。盧景琦介紹，為了實現(xiàn)在線檢測，激光探針還沒有出來之前，電廠曾用過中子活化技術(shù)，利用中子放射源發(fā)射中子激發(fā)出γ射線來檢測煤炭中元素和含量。但由于中子源屬于放射性物質(zhì)，需要專門機構(gòu)來管理，設(shè)備和維護成本都很高，企業(yè)往往不愿意使用。

他們研發(fā)出納秒激光探針，已用于煤炭質(zhì)量快速檢測，只需幾分鐘時間便可以得到結(jié)果。盧景琦說，現(xiàn)在納秒激光探針已經(jīng)是一項成熟技術(shù)，其中的核心設(shè)備納秒激光器也越來越便宜了，進口的也就20萬元左右。

“最新的研究成果是納秒、飛秒以及雙脈沖激光探針的比較研究，納秒、皮秒、飛秒脈沖時間都很短，納秒是10-9量級的，到了飛秒速度特別快，10-15量級，還沒等各種熱效應(yīng)起來的時候激發(fā)就結(jié)束了，這種超短的時間特性，使得飛秒激光探針能夠很好地避免基體效應(yīng)和分餾效應(yīng)。”盧景琦說：從原理上來看，飛秒激光探針應(yīng)該定量更準、測量更快，對樣品損傷更小。

但是由于國外飛秒激光器價格昂貴、體積超大，盧景琦研制飛秒激光探針在線檢測的想法一直無法實現(xiàn)。2018年一個偶然的機會得知武漢虹拓新技術(shù)公司自主研發(fā)的小型飛秒激光器取得突破，盧景琦第一時間與武漢虹拓飛秒激光器研發(fā)團隊進行合作，開發(fā)出可用于煤炭在線檢測的飛秒激光探針。在對 18個含有不同熱值的標準煤樣進行熱值定量分析后，證明飛秒激光探針比納秒激光探針具有更小的連續(xù)背景噪聲、單發(fā)脈沖光譜強度相對標準偏差更小，說明穩(wěn)定性更高，可重復(fù)性更好，也更加精準。

盧景琦一直致力于激光技術(shù)及激光應(yīng)用領(lǐng)域的研究開發(fā)，曾在跨國公司做了6年多的生物成像產(chǎn)品研發(fā)，對于激光技術(shù)的應(yīng)用和精密光學(xué)儀器設(shè)計積累了豐富的經(jīng)驗。盧景琦還將飛秒激光探針用于土壤檢測試驗，用于分析土壤中的重金屬污染。他說，應(yīng)用的領(lǐng)域非常多，比如油井礦物成分的分析，以及水資源、空氣污染的檢測等等。國家現(xiàn)在對土壤監(jiān)測需求量特別大，把土壤樣品都送到實驗室去檢測比較麻煩，盧景琦設(shè)想將來做一套車載系統(tǒng)可以實現(xiàn)移動檢測。

“這是一個具有巨大潛力的產(chǎn)業(yè)，也是各國正在搶占的技術(shù)高地。”盧景琦非?？春蔑w秒激光探針技術(shù)，他對科技日報記者說，隨著以武漢虹拓為代表的我國自主飛秒激光器的創(chuàng)新突破，價格會大幅降低，飛秒激光探針的普及指日可待。他希望國內(nèi)通過產(chǎn)學(xué)研集群式創(chuàng)新，加快飛秒激光探針在各個領(lǐng)域的應(yīng)用，從而打造中國自主領(lǐng)先的飛秒激光探針產(chǎn)業(yè)。