激光诱导击穿光谱(LIBS)是一种用于材料成分分析的光谱测定技术，具有快速、原位、实时和简单样品制备等优点。然而，传统透镜式传输LIBS具有体积大、无法柔性传导激光等缺点。为了解决这一问题，近年来研究人员提出利用光纤来传输LIBS中所需的高能脉冲激光，即光纤传能激光诱导击穿光谱(FO-LIBS)技术。FO-LIBS设备集成度高，能适应复杂的检测环境或者远程检测。然而，由于光纤传导激光能量阈值相对较低，其激发的光谱存在强度弱和自吸收效应问题，导致FO-LIBS的检测精度不高。


武汉国家光电研究中心激光先进制造技术研究团队LIBS研究组郭连波副教授带领硕士生鲁婉婕等人,针对光纤传能激光诱导击穿光谱技术进行了深入研究，提出了利用空间分辨技术来观察等离子体形貌、提升定量检测精度和抑制自吸收效应。以铝合金中铁、镁、锌三种元素为例，分析空间分辨FO-LIBS，对定标曲线和自吸收程度的影响。结果表明，将空间分辨技术用于FO-LIBS，选择等离子体中最佳采集点，能显著提升定量分析的准确度，将交叉验证均方根(RMSECV)分别从0.388，0.348，0.097 wt.%提升到0.172，0.224，0.024 wt.%;同时，这一方法也能显著抑制自吸收效应。


2018年1月12日，相关研究成果发表在美国光学学会旗下期刊Optics Express上(W.J. Lu, Z.H. Zhu, Y. Tang, S.X. Ma, Y.W. Chu, Y.Y. Ma, Q.D. Zeng, L.B. Guo, Y.F. Lu, and X.Y. Zeng, " Accuracy improvement of quantitative analysis in spatially resolved fiber-optic laser-induced breakdown spectroscopy," Opt. Express 26, 30409-30419 (2018))。


该项工作得到国家自然科学基金(61705064)、湖北省教育厅项目(B2016183)和湖北省自然科学项目(2018CFB773)的资助。



图. 实验装置图(a)和自定义等离子体系统坐标轴(b)