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我國新興光譜技術誕生!可實現重金屬離子高靈敏度穩定檢測

2019/12/13編輯:Ma Liang 人氣:1389

  【阿儀網 行業資訊】從1666年牛頓第一次利用棱鏡將陽光分解為七色光開始,人類研究光譜的歷史已經超過了350年。發現光譜線、利用衍射光柵測量波長、建立光譜分析技術、研制出實用的光譜儀……幾百年來光譜技術不斷發展,并開始廣泛應用于元素分析、天文學觀測等領域,成為與色譜、質譜并列的分析方法。

近日,我國科研人員又為光譜技術的進步做出了新貢獻。據科技日報報道,中科院合肥物質科學研究院黃行九研究員和趙南京研究員利用主動可控火花放電和電化學富集輔助改進激光誘導擊穿光譜方法,在低脈沖能量條件下實現了對水體和土壤樣品中痕量砷和汞的高靈敏度穩定檢測。

作為一種新興的光譜技術,激光誘導擊穿光譜(簡稱 LIBS)近年來發展十分迅速。1962年將激光作為原子發射光譜激發光源的想法首次被提出,一年后LIBS就誕生了。其基本原理是利用高能脈沖激光聚焦入射樣品表面產生激光等離子體,然后對等離子體中原子和離子的發射光譜進行定性和定量分析。與原子吸收光譜、X射線熒光光譜等傳統光譜分析技術相比,LIBS不僅靈敏度高、精確度高、全元素分析等優勢,還可以做到無損檢測,適用于任何形態的樣品,而且能遠程實時在線分析,因此在出現之后就廣受關注,并迅速在環境、材料、生物等領域得到應用。

上世紀90年代,LIBS進入快速發展時期,在多通道、高分辨和更高維度方面有很大進步,并相繼出現了飛秒激光誘導擊穿光譜、時間分辨激光誘導擊穿光譜、雙脈沖激光誘導擊穿光譜等相對成熟的方法。然而在環境樣品的分析中,LIBS卻有一個很大的問題——無法檢測砷元素和汞元素。砷、汞元素是主要的重金屬污染物之二,不同于其它重金屬元素,砷和汞的沸點低、揮發性強,在LIBS的高脈沖能量下,砷和汞易揮發,導致檢測限高甚至沒有信號。

解決這個問題需要減少砷和汞的揮發。為此,中科研研究員以低脈沖能量激光代替高脈沖激光,有效減少了砷和汞的揮發。同時為了彌補低脈沖能量下砷和汞等離子含量不足的問題,利用火花放電裝置產生更多的等離子體,并通過修飾了可調控氧空位的花狀納米片的電極進行電化學富集,實現了砷和汞的高靈敏度檢測。而且研究人員還在火花放電裝置中增加可控高速開關,并且改進火花放電和激光之間的時間,保證等離子體的穩定。

低脈沖能量激光誘導擊穿光譜法是我國光譜技術又一成果,標志著我國光譜儀器科研水平又向世界水平邁出了一步,也為國產光譜儀器提供了新的理論,增加了國產光譜儀在國際市場的競爭力。國產儀器行業的發展要靠各個領域的技術突破一點一點積累優勢,這不僅需要科研人員的努力,還需要國家與儀器企業的共同參與。

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(來源: 化工儀器網 )

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