[发明专利]一种表面增强激光诱导击穿光谱增强方法

说明书

本发明公开了一种表面增强激光诱导击穿光谱增强方法，该方法借助氩原子存在激发能态较低的亚稳态，容易电离产生电子的优势，增加电子数密度，提高等离子体的发射光谱强度，改善表面增强激光诱导击穿光谱技术（SENLIBS）的检测极限。相对于现有的SENLIBS技术预处理方法，本发明方法避免了现有预处理方法（如液‑液萃取，化学置换）的繁琐性，提高了SENLIBS技术的分析效率。

技术领域

本发明属于等离子体发射光谱检测技术领域，具体涉及一种表面增强激光诱导击穿光谱增强方法。

背景技术

表面增强激光诱导击穿光谱技术（Surface-enhanced laser-induced breakdownspectroscopy，简称SENLIBS）作为LIBS技术检测液体的新方法。该技术通过将待测液滴在不吸水的衬底表面并干燥，实现对待测液由液相到固相的转化，并通过衬底增加等离子体温度和电子数密度，增强等离子体发射光谱强度。

SENLIBS技术最早由M. A. Aguirre等人（Spectrochimica Acta Part B: AtomicSpectroscopy, 2013. 79-80(3): 88-93）提出，将10 μL的萃取后的氯化锰液体干燥在铝衬底表面，并进行检测，使Mn的光谱强度相对于液滴法增强50倍。然而该技术对Mn元素的检测极限仅有6 μg/mL，尚未达到国家污水检测标准。尽管X.Y. Yang等人（Optics Express,2016. 24(12): 13410-13417）采用化学置换辅助SENLIBS技术，实现了对水溶液中的重金属元素（Cu、Pb、Cd、Cr）的痕量检测，其探测限（0.200、0.136、0.386和0.016 μg/mL）与国家污水检测的标准差距较小。然而化学置换的方法仅适合惰性金属离子。因此，急需提出一种增强方法，进一步提高SENLIBS技术的光谱强度，改善SENLIBS技术的检测极限，并达到国家检测标准。

发明内容

本发明专利提供了一种表面增强激光诱导击穿光谱增强方法，其目的在于提高等离子体的发射光谱强度，改善SENLIBS技术的检测极限。

本发明专利提供了一种表面增强激光诱导击穿光谱增强方法，为了达到上述目标，本发明采用的技术方案，包括以下步骤：

（1）SENLIBS技术制样：利用移液枪移取一定体积的待测溶液，滴在衬底表面并干燥，在衬底表面即可获得含有待测元素的固体分析层；

（2）将衬底表面的分析层置于LIBS系统进行分析；

（3）将一定流速的氩气，通过喷嘴对准LIBS系统产生的等离子体；

（4）通过LIBS系统的光谱采集系统，将等离子体发射光谱耦合进光谱仪中；

（5）通过LIBS系统的光谱仪软件界面，获得等离子体发射光谱的数据信息。

总体而言，本发明专利提供了一种表面增强激光诱导击穿光谱增强方法，主要具备以下技术特点和优势：

（1）本发明方法采用氩气辅助SENLIBS技术，借助氩原子存在激发能态较低的亚稳态，容易电离产生电子的优势，增加电子数密度，提高等离子体的发射光谱强度，改善SENLIBS技术的检测极限；

（2）本发明方法不是从样品预处理手段入手，而是从等离子体周围的气氛环境出发，避免了现有预处理方法（如液-液萃取，化学置换）的繁琐性，提高了SENLIBS技术的分析效率。

附图说明

图1是本发明方法的流程示意图。

图2是单脉冲LIBS系统。

图3是本发明方法获得的氩气辅助前后的光谱强度对比图。