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技術(shù)介紹：

激光誘導(dǎo)擊穿光譜（Laser-induced breakdown spectroscopy更加廣闊，簡稱LIBS）作為一種近年來隨著激光及光譜學(xué)技術(shù)的發(fā)展而快速興起的新型光學(xué)元素分析技術(shù)損耗，具有快速實(shí)時(shí)、可原位檢測及可遠(yuǎn)程測量等優(yōu)勢非常完善，被譽(yù)為“未來化學(xué)分析之星"性能穩定。

2012年，美國宇航局（NASA）將LIBS 技術(shù)用于火星巖石成分探測作用，其測量原理是通過一束聚焦后的高能脈沖激光對火星巖石表面進(jìn)行燒蝕瞬間產(chǎn)生等離子體（一般在微秒甚至納秒級別）情況正常，通過光譜儀等光學(xué)探測設(shè)備對等離子體發(fā)射光譜進(jìn)行探測分析，從而實(shí)現(xiàn)火星巖石中元素組成和含量測量技術特點，其原理如圖1 所示提高鍛煉。

圖1：LIBS原理圖及LIBS在火星探測中的應(yīng)用

實(shí)驗(yàn)裝置介紹：

LIBS測量系統(tǒng)主要由激光器、光譜儀高效化、時(shí)序控制器製高點項目、信號采集系統(tǒng)、激光光路系統(tǒng)以及位移平臺等部分組成範圍和領域，裝置圖如圖2所示有所增加。在本系統(tǒng)中，主要使用532 nm的激光作為樣品激發(fā)源更高要求，用于燒蝕樣品產(chǎn)生等離子體越來越重要的位置。采用DG535時(shí)序控制器實(shí)現(xiàn)激光器和光譜儀之間的信號同步新技術，以保證等離子體光譜信號能被有效的采集。為了保證樣品測量的有效性順滑地配合，講樣品放置于三維位移平臺表面深入，測量過程中同時(shí)移動(dòng)位移平臺，保證每次激光燒蝕樣品均為未燒蝕區(qū)域前沿技術。在本系統(tǒng)光譜信號探測中基礎，我們主要采用北京卓立漢光儀器有限公司自主研制的Omni-λ500i系列“影像譜王"光柵光譜儀進(jìn)行信號采集，以評估該光譜儀在LIBS土壤樣品測量中的可行性多種方式。

圖2：LIBS實(shí)驗(yàn)裝置圖

產(chǎn)品應(yīng)用：

在土壤樣品測量過程中大局，為保證土壤樣品的均勻性，對土壤樣品進(jìn)行烘干研磨過篩以及壓片后進(jìn)行測量邁出了重要的一步。為獲得較好的光譜信號有序推進，我們采用激光能量為50 mJ，SCMOS信號采集延時(shí)和門寬分別為1 us和5 us需求，光柵刻線選擇1200 lines/mm堅定不移。最終土壤樣品光譜信號結(jié)果如圖3所示。

圖3：土壤樣品測量光譜圖（光譜儀選擇中心波長為402 nm更讓我明白了、422 nm迎難而上、588 nm以及766 nm）

可以看出，采用該系統(tǒng)測量土壤樣品可以獲得信噪比很好的光譜信號探索，能夠?qū)崿F(xiàn)土壤中一些主要元素包含Ca堅持先行、Al、Mn滿意度、Na及K等元素的有效測量情況較常見，因此可以用于實(shí)現(xiàn)土壤樣品中元素的定性及定量分析。

此外主要抓手，我們還對含氮樣品進(jìn)行了分析生產體系，設(shè)置光譜儀中心波長為388 nm，采集CN分子光譜信號很重要，如圖所示可以看出能力和水平，采用該光譜儀可獲得明顯的CN分子光譜信號以及Al、Ca等原子光譜信號異常狀況。

圖4：含氮樣品測試結(jié)果（光譜儀中心波長選擇388 nm）

此外研究，我們還采集了Ca、Al以及K元素在不同延時(shí)下的光譜信號應用創新，如圖5及圖6所示提高。可以看出，隨著采集延時(shí)的逐漸增大開展試點，光譜信號逐漸減弱，能夠有效實(shí)現(xiàn)us級別光譜信號時(shí)間分辨共同。

圖5：不同采集延時(shí)下Ca推進一步、Al光譜信號

圖6：不同采集延時(shí)下K元素光譜信號

專家介紹

馬世祥，博士簡單化，北京市農(nóng)林科學(xué)院力度，助理研究員，主要從事激光光譜技術(shù)在農(nóng)業(yè)環(huán)境（土壤系統性、水體等）檢測方面的研究工作勇探新路，目前擔(dān)任中國光學(xué)工程學(xué)會(huì)光譜技術(shù)及應(yīng)用專業(yè)委員會(huì)青年委員。主持/參與項(xiàng)目26項(xiàng)傳遞，其中主持國家自然科學(xué)基金青年基金試驗、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃子課題、北京市青年人才托舉項(xiàng)目等6余項(xiàng)開展攻關合作；共計(jì)發(fā)表SCI論文40余篇製度保障，其中以第一作者/通訊作者身份在Journal of Hazardous Materials、Food Chemistry的有效手段、Talanta統籌推進、Journal of Analytical Atomic Spectrometry等權(quán)*期刊發(fā)表SCI論文13篇，獲得授權(quán)發(fā)明專*10余項(xiàng)關鍵技術。

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