[發明專利]一種飛秒等離子體通道擊穿光譜無需標樣的定標方法

在審

• 申請號: 201910097661.3
• 申請日: 2019-01-31
• 公開（公告）號: CN109884038A
• 公開（公告）日: 2019-06-14
• 發明（設計）人: 曾和平;牛盛
• 申請（專利權）人: 廣東朗研科技有限公司;上海朗研光電科技有限公司;華東師范大學
• 主分類號: G01N21/74
• 分類號: G01N21/74;G01N21/71
• 代理公司: 東莞市華南專利商標事務所有限公司 44215
• 代理人: 李慧

本發明涉及元素檢測技術領域，具體涉及一種飛秒等離子體通道擊穿光譜無需標樣的定標方法；包括以下步驟：A1、激光發射模塊發出的飛秒脈沖激光經過聚焦模塊形成多束飛秒光絲；A2、在一類待測樣品中選取一個試樣添加已知濃度的X元素，使用飛秒光絲作用于該添加了X元素的試樣，獲得該類待測樣品中X元素的譜線信號強度與濃度的關系；A3、結合測得的該類待測樣品的特征譜線信號中X元素的譜線信號強度和X元素的濃度即可以獲得該類待測樣品中通用的X元素的譜線信號強度與濃度的關系，實現無標樣定標；其中，所述步驟A2中所述試樣的特征譜線信號中不含有X元素的特征信號。本發明的方法能夠克服基體效應，實現對測試元素的無標樣濃度定標。

技術領域

本發明涉及元素檢測技術領域，具體涉及一種飛秒等離子體通道擊穿光譜無需標樣的定標方法。

背景技術

近些年來，對常見的樣品元素的檢測的需求日益增多，例如對水體和土壤中重金屬元素的檢測來監測與治理重金屬的污染，對蔬菜、茶葉等有機物中各種元素的檢測來評估其對攝入人體的影響好壞。

以最常見也是最為嚴重的土壤為例，土壤重金屬污染是指由于人類的活動將重金屬帶入土壤中，致使土壤重金屬含量明顯高于其自然背景值，并造成生態破壞和環境質量惡化的現象。重金屬污染物主要指汞、鎘、鉛、鉻、銅、鎳、鈷、錫以及準金屬砷等元素。重金屬污染物在土壤中的移動性很小，不易隨水淋濾，不為微生物降解，具有明顯的生物富集作用。重金屬通過食物鏈進入人體后，潛在危害極大，嚴重危害人體健康。重金屬污染已經成為備受關注的全球性環境污染問題之一，我國土壤重金屬污染也十分嚴重。如何對重金屬污染土壤實現靈敏檢測是土壤監測與食品安全領域亟待解決的問題。

傳統的物質分析檢測通常采用取樣后通過實驗室化學試劑處理和光譜儀器進行分析的方法。雖然這些方法檢測準確度高，但是傳統的方法檢測周期較長，不能進行快速即時檢測，而且檢測過程中化學試劑處理容易產生二次污染。最近，結合最新研究成果出現的一系列新型檢測技術方法例如高光譜分析技術、電化學分析法、生物分析法、太赫茲分析法等，依然存在著預處理復雜、不能實時快速得出結果、容易造成二次污染等問題。能夠簡單預處理并快速實時分析土壤重金屬含量是十分重要的。

激光誘導擊穿光譜(Laser-Induced Breakdown Spectroscopy,LIBS)是近年來新興的光譜檢測技術，與其它光譜技術相比，因其具有樣品預處理簡單、實時、快速、微損、全元素分析等無可比擬的優勢，得到了廣泛的關注，也被廣泛應用于冶金分析、環境監測、地質勘探、在線監控、國防等領域。該方法用于樣品監測只需對樣品進行簡單處理甚至不需要處理即可進行激光誘導擊穿光譜分析，但是存在著檢測靈敏度不高，基體效應影響明顯從而導致定標困難的問題。在不犧牲預處理的簡便性與LIBS實驗裝置的傳統簡單性，如何克服基體效應是實現元素合理定標關鍵所在。

發明內容

為了克服現有技術中存在的缺點和不足，本發明的目的在于提供一種飛秒等離子體通道擊穿光譜無需標樣的定標方法，采用飛秒光絲作用于待測樣品的表面測定元素的濃度，能夠克服基體效應，實現對測試元素的無標樣濃度定標。

本發明的另一目的在于提供另一種飛秒等離子體通道擊穿光譜無需標樣的定標方法，采用等離子體光柵作用于待測樣品的表面測定元素的濃度，能夠克服基體效應，實現對測試元素的無標樣濃度定標。

本發明的目的通過以下技術方案實現：一種飛秒等離子體通道擊穿光譜無需標樣的定標方法，包括以下步驟：A1、激光發射模塊發出的飛秒脈沖激光經過聚焦模塊形成多束飛秒光絲；

A2、在一類待測樣品中選取一個試樣添加已知濃度的X元素，使用步驟A1形成的飛秒光絲作用于該添加了X元素的試樣，形成等離子體熒光光譜并由光譜采集模塊采集并進行檢測，得到測得的特征譜線信號，結合測得的特征譜線信號中X元素的譜線信號強度和X元素的濃度即可以獲得該類待測樣品中X元素的譜線信號強度與濃度的關系；