[发明专利]一种增强激光诱导击穿光谱信号的方法

说明书

本发明属于原子发射光谱测量技术领域，具体涉及一种增强激光诱导击穿光谱信号的方法。本发明意外发现，将氯离子引入到NELIBS的研究工作中，进一步提高了NELIBS的信号强度和灵敏度。并且，相较于现有NELIBS，本发明所述方法使NELIBS的信号强度增强2倍以上；同时，相对于光路技术改进，本发明所述方法成本低、操作简单方便，更适用于实际工作中的分析检测。

技术领域

本发明属于原子发射光谱测量技术领域，具体涉及一种增强激光诱导击穿光谱信号的方法。

背景技术

激光诱导击穿光谱(Laser-induced breakdown spectroscopy，简写为LIBS)是一种利用高能脉冲激光与材料相互作用产生的等离子体发射光谱进行元素检测分析的新技术，具有快响应、无需样品制备、多元素同时分析以及远程分析等优点。该技术可以对包括岩石、玻璃、金属、骨骼、武器、植物、生物材料以及聚合物等几乎所有物质形态的样品进行元素分析，并且在常压下、真空中、大洋深处、甚至极端恶劣危险的环境中(如反应堆)都可以开展实施。基于此，国内外对激光诱导击穿光谱的关注日益升温，LIBS正在从实验室研究逐步推广到环境监测、油品分析、生物学鉴定、太空探测、反应堆乏燃料以及裂变产物分析等各大领域。尽管LIBS技术已较为成熟，在众多领域有着广泛的应用，且卓有成效，但是，如何提高LIBS灵敏度，极大地下延其探测下限一直是目前科学家关注及积极开展研究的热点问题。

目前，LIBS光谱增强的实验研究主要集中在改进光路技术和制样方法两个方面。改进光路技术方面主要是通过采用双脉冲LIBS、共振LIBS以及微波激励等方法来提高LIBS的探测灵敏度；同时磁约束、空间约束等也被用于实现激光诱导等离子体光谱强度的增强，提高LIBS的探测灵敏度。而改进制样方法一般是通过在样品上添加纳米材料以降低材料的LIBS击穿阈值，从而达到增强光谱信号的目的，也称为纳米增强LIBS(NanoparticleEnhanced LIBS，NELIBS)。纳米结构由于表现出强烈的表面等离子体共振特性，增强电场，因此能导致NELIBS光谱信号的强度增幅达到几个量级。

与光路技术改进相比，NELIBS的优点不仅在于增强效果更显著，而且在于不需对原有的LIBS设备进行复杂地改造，只需改进制样，即可达到增强的目标，成本较低。例如，意大利A.De Giacomo课题组关于NELIBS做了一系列有影响力的工作，比如，在单质(金属、半导体和绝缘体)表面滴加纳米金、银溶胶，从而降低样品材料的击穿阈值，使得NELIBS信号增强2倍以上，在样品溶液中添加纳米金溶胶，使得探测限下降到ppm以下。西北大学刘小姣发现在纳米颗粒中引入金属螯合剂提升了目标元素的信号强度，与传统的LIBS方法相比，目标元素的检出限降低了3～4个数量级；进一步的，本课题组在NELIBS基础上进一步通过添加了两亲性分子，使LIBS信号强度增强了4-5个量级，探测下限达到10ppb。

而本发明意外发现，将氯离子引入到NELIBS中，进一步提高了LIBS信号的增强程度；相较于两亲性分子的单独引入，本发明所述方法使NELIBS信号强度增强了至少两倍，提高了NELIBS技术的灵敏度；并且，相对于现有的光路技术改进与制样改进技术，本发明所述方法具有成本低、操作简单方便等优点，更适用于实际工作中的分析检测。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种增强激光诱导击穿光谱信号的方法。具体包括以下内容：

第一方面，本发明提供了一种卤素离子在增强激光诱导击穿光谱信号中应用。

优选地，所述激光诱导击穿光谱为纳米粒子增强激光诱导击穿光谱。

优选地，所述卤素离子为氯离子。

第二方面，本发明提供了一种用于增强激光诱导击穿光谱检测的样品前处理溶液，所述样品前处理溶液包括卤素离子和金属纳米粒子，所述卤素离子和金属纳米粒子的摩尔浓度比为0.02-20:1。