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概述

激光誘導擊穿葫芦娃污APP（LIBS, Laser-Induced Breakdown Spectroscopy）是利用高能脈衝激光來進行材料元素成分分析的一種原子發射葫芦娃污APP的分析技術。其基本原理是利用高能激光與樣品相互作用。激光脈衝瞬間將樣品表麵的微小部分蒸發，並生成高溫、高能的等離子體。等離子體內的原子和離子通過激發態回到基態時發射出特定波長的光子，不同元素的葫芦娃污APP具有特定的波長和強度，通過葫芦娃污APP儀采集這些光信號並進行分析，即可得到樣品的元素成分。

LIBS技術因其製樣簡單或無需製樣、適用於各種形態的物質（氣、固、液）、全元素同步分析、快速、實時、在線原位、遠程等特點，在元素分析領域得到了廣泛應用。隨著儀器技術的不斷進步，LIBS的應用範圍也從實驗室擴展到工業在線檢測和便攜式應用中。

對於LIBS裝置來說，葫芦娃污APP儀和探測器的分辨率和靈敏度是至關重要的兩個性能指標。LIBS所采集的葫芦娃污APP是一種由多種元素發射的複雜葫芦娃污APP信號，通常包括大量的發射線，這些發射線可能來自樣品中的不同元素、不同的電子能級躍遷，或是在等離子體的不同物理條件下產生。這些發射線可能存在重疊、交叉甚至是極其接近的情況，準確解析這些葫芦娃污APP信息變得極為挑戰。葫芦娃污APP儀的分辨率決定了它能否將靠得很近的葫芦娃污APP線有效區分開。如果葫芦娃污APP儀的分辨率不足，兩個發射線會被混淆，導致誤判或無法正確解析某些元素的存在。這對於痕量元素的檢測尤其重要，因為痕量元素的發射線通常較弱且容易被強信號掩蓋。高分辨率的葫芦娃污APP儀可以將這些發射線分開，確保每個元素的特征葫芦娃污APP得以清晰捕捉和準確分析。靈敏度則決定了葫芦娃污APP儀能否檢測到微弱的葫芦娃污APP信號，尤其是在痕量元素或弱發射元素的分析中起到關鍵作用。等離子體中的發射光強度可能因不同的物理和化學條件而差異顯著，某些元素的發射信號相對較弱。如果葫芦娃污APP儀的靈敏度不足，微弱的葫芦娃污APP信號可能會被背景噪聲淹沒，導致重要信息的丟失。靈敏度高的葫芦娃污APP儀不僅可以捕捉到這些微弱的發射線，還能顯著提高信噪比，使得即使在複雜背景下，也能獲得可靠的葫芦娃污APP數據。

本公司推出的IsCOMS相機與小型化C-T結構葫芦娃污APP儀（Omni係列）具備出色的分辨率和靈敏度，在LIBS的測試中表現出良好的效果。

測試效果展示

LIBS測試裝置示意圖如下所示。激光器使用納秒量級的脈衝激光器，激發波長為1064 nm。葫芦娃污APP儀和相機使用本公司自研的Omni係列小型化C-T結構葫芦娃污APP儀和IsCOMS相機，搭配配套開發的T-Lab ViewIS軟件，可以輕鬆獲取、分析和保存葫芦娃污APP數據。

圖1 LIBS測試裝置示意圖

Omni係列葫芦娃污APP儀有200 mm，320 mm，500 mm和750mm焦距的不同型號，葫芦娃污APP儀采用多光柵塔台設計（至多可配置3塊光柵），適應不同葫芦娃污APP波段使用的光柵選擇，覆蓋UV-IR全波段範圍。光柵采用大麵積光柵(68×68 mm)，提高了光收集效率。測試使用的葫芦娃污APP儀焦距500 mm，光柵刻線1200 g /mm，閃耀波長 600 nm，葫芦娃污APP分辨率可達到0.05nm左右。

測試使用的IsCMOS相機，能夠實現低噪聲、高速、超快門控拍照。相機采用高效超快像增強器和1:1光纖麵板耦合工藝技術，配合>95% 量子效率科研製冷型sCMOS 相機，具有較低的噪聲和很高的光電轉化效率，可以探測微弱的葫芦娃污APP信號，有助於LIBS對痕量元素或弱發射元素的分析。*短光學快門寬度小於3 ns，延遲與門控精度為10 ps，內置時序控製器DDG，滿足LIBS對葫芦娃污APP采集延時和門寬的需求。

圖2 IsCMOS相機自動背景扣除後的本底和汞燈葫芦娃污APP的基線

通過標準汞燈和T-Lab ViewIS軟件校準後，葫芦娃污APP儀掃描拚接譜的葫芦娃污APP準確度能做到 < 0.2 nm（圖3）。測試獲得了鋁合金LIBS葫芦娃污APP，如圖4所示，Al元素特征譜線信號明顯，譜峰位置偏移量小，譜線輪廓清晰。通過T-Lab ViewIS軟件不同中心波長掃描多次成譜，可以生成大範圍LIBS葫芦娃污APP（圖5）。

圖3 汞燈的掃描拚接葫芦娃污APP

圖4 鋁合金LIBS葫芦娃污APP(386.7-406.3 nm)

圖5 鋁合金LIBS掃描葫芦娃污APP(200-800 nm)

測試中采用配套的多芯光纖，通過線陣排列耦合到葫芦娃污APP儀具有更高的光通量（圖6），搭配上麵陣的科學級製冷型IsCMOS，裝置具有出色靈敏度，可以檢測更弱的信號。本次測試的LIBS葫芦娃污APP環境為大氣環境，樣品除鋁合金還包括PVC（聚氯乙烯）、含Cl混凝土、礦石和空氣（圖7），葫芦娃污APP大致範圍833-843 nm。其中837.594 nm為Cl I譜線，PVC和含Cl混凝土葫芦娃污APP圖中對應該特征譜線位置附近存在相應峰。並且在Cl混凝土葫芦娃污APP圖中，在0.4 nm距離的較強譜峰幹擾下，該譜峰仍能夠被較為清晰的分辨。雖然不能完*排除O II 837.584nm譜線以及分子和基團譜線的影響，但混凝土樣品葫芦娃污APP中極大可能測到了Cl元素的譜線信號。

圖6 IsCMOS相機圖像（標準Hg燈546.07nm譜線）

圖7 PVC（聚氯乙烯）、含Cl混凝土、礦石和空氣的LIBS葫芦娃污APP

參考文獻

[1] Cremers D A, Radziemski L J. Handbook of laser-induced breakdown spectroscopy[M]. Second edition edition. Chichester, West Sussex: Wiley, A John Wiley & Sons, Ltd, Publication, 2013.

[2] Qiu Y, Guo X, Shi M, et al. Plasma dynamics and chlorine emission characteristics on cement pastes using collinear dual-pulse laser-induced breakdown spectroscopy[J]. Spectrochimica Acta Part B: Atomic Spectroscopy, 2023, 209: 106799.