[發明專利]一種增強激光誘導擊穿光譜信號的方法

在審

• 申請號: 202110147886.2
• 申請日: 2021-02-03
• 公開（公告）號: CN114858783A
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發明（設計）人: 沈潔;周春林;吳柯巖;李智凡
• 申請（專利權）人: 蘭州大學
• 主分類號: G01N21/71
• 分類號: G01N21/71;G01N1/28
• 代理公司: 北京力量專利代理事務所(特殊普通合伙) 11504
• 代理人: 戴治娟

本發明屬于原子發射光譜測量技術領域，具體涉及一種增強激光誘導擊穿光譜信號的方法。本發明意外發現，將氯離子引入到NELIBS的研究工作中，進一步提高了NELIBS的信號強度和靈敏度。并且，相較于現有NELIBS，本發明所述方法使NELIBS的信號強度增強2倍以上；同時，相對于光路技術改進，本發明所述方法成本低、操作簡單方便，更適用于實際工作中的分析檢測。

技術領域

本發明屬于原子發射光譜測量技術領域，具體涉及一種增強激光誘導擊穿光譜信號的方法。

背景技術

激光誘導擊穿光譜(Laser-induced breakdown spectroscopy，簡寫為LIBS)是一種利用高能脈沖激光與材料相互作用產生的等離子體發射光譜進行元素檢測分析的新技術，具有快響應、無需樣品制備、多元素同時分析以及遠程分析等優點。該技術可以對包括巖石、玻璃、金屬、骨骼、武器、植物、生物材料以及聚合物等幾乎所有物質形態的樣品進行元素分析，并且在常壓下、真空中、大洋深處、甚至極端惡劣危險的環境中(如反應堆)都可以開展實施?；诖?，國內外對激光誘導擊穿光譜的關注日益升溫，LIBS正在從實驗室研究逐步推廣到環境監測、油品分析、生物學鑒定、太空探測、反應堆乏燃料以及裂變產物分析等各大領域。盡管LIBS技術已較為成熟，在眾多領域有著廣泛的應用，且卓有成效，但是，如何提高LIBS靈敏度，極大地下延其探測下限一直是目前科學家關注及積極開展研究的熱點問題。

目前，LIBS光譜增強的實驗研究主要集中在改進光路技術和制樣方法兩個方面。改進光路技術方面主要是通過采用雙脈沖LIBS、共振LIBS以及微波激勵等方法來提高LIBS的探測靈敏度；同時磁約束、空間約束等也被用于實現激光誘導等離子體光譜強度的增強，提高LIBS的探測靈敏度。而改進制樣方法一般是通過在樣品上添加納米材料以降低材料的LIBS擊穿閾值，從而達到增強光譜信號的目的，也稱為納米增強LIBS(NanoparticleEnhanced LIBS，NELIBS)。納米結構由于表現出強烈的表面等離子體共振特性，增強電場，因此能導致NELIBS光譜信號的強度增幅達到幾個量級。

與光路技術改進相比，NELIBS的優點不僅在于增強效果更顯著，而且在于不需對原有的LIBS設備進行復雜地改造，只需改進制樣，即可達到增強的目標，成本較低。例如，意大利A.De Giacomo課題組關于NELIBS做了一系列有影響力的工作，比如，在單質(金屬、半導體和絕緣體)表面滴加納米金、銀溶膠，從而降低樣品材料的擊穿閾值，使得NELIBS信號增強2倍以上，在樣品溶液中添加納米金溶膠，使得探測限下降到ppm以下。西北大學劉小姣發現在納米顆粒中引入金屬螯合劑提升了目標元素的信號強度，與傳統的LIBS方法相比，目標元素的檢出限降低了3～4個數量級；進一步的，本課題組在NELIBS基礎上進一步通過添加了兩親性分子，使LIBS信號強度增強了4-5個量級，探測下限達到10ppb。

而本發明意外發現，將氯離子引入到NELIBS中，進一步提高了LIBS信號的增強程度；相較于兩親性分子的單獨引入，本發明所述方法使NELIBS信號強度增強了至少兩倍，提高了NELIBS技術的靈敏度；并且，相對于現有的光路技術改進與制樣改進技術，本發明所述方法具有成本低、操作簡單方便等優點，更適用于實際工作中的分析檢測。

發明內容

針對上述技術問題，本發明的目的在于提供一種增強激光誘導擊穿光譜信號的方法。具體包括以下內容：

第一方面，本發明提供了一種鹵素離子在增強激光誘導擊穿光譜信號中應用。

優選地，所述激光誘導擊穿光譜為納米粒子增強激光誘導擊穿光譜。

優選地，所述鹵素離子為氯離子。

第二方面，本發明提供了一種用于增強激光誘導擊穿光譜檢測的樣品前處理溶液，所述樣品前處理溶液包括鹵素離子和金屬納米粒子，所述鹵素離子和金屬納米粒子的摩爾濃度比為0.02-20:1。