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技術(shù)介紹：

激光誘導(dǎo)擊穿光譜（Laser-induced breakdown spectroscopy發揮重要作用，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)醒悟，具有快速實(shí)時、可原位檢測及可遠(yuǎn)程測量等優(yōu)勢高質量，被譽(yù)為“未來化學(xué)分析之星"也逐步提升。

2012年，美國宇航局（NASA）將LIBS 技術(shù)用于火星巖石成分探測智能設備，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）不可缺少，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特點，其原理如圖1 所示。

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)主要由激光器重要性、光譜儀又進了一步、時序控制器、信號采集系統(tǒng)多元化服務體系、激光光路系統(tǒng)以及位移平臺等部分組成規劃，裝置圖如圖2所示。在本系統(tǒng)中深度，主要使用532 nm的激光作為樣品激發(fā)源帶動擴大，用于燒蝕樣品產(chǎn)生等離子體。采用DG535時序控制器實(shí)現(xiàn)激光器和光譜儀之間的信號同步開拓創新，以保證等離子體光譜信號能被有效的采集持續發展。為了保證樣品測量的有效性，講樣品放置于三維位移平臺表面主動性，測量過程中同時移動位移平臺創造性，保證每次激光燒蝕樣品均為未燒蝕區(qū)域。在本系統(tǒng)光譜信號探測中道路，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)行信號采集規模設備，以評估該光譜儀在LIBS土壤樣品測量中的可行性真諦所在。

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，為保證土壤樣品的均勻性競爭力，對土壤樣品進(jìn)行烘干研磨過篩以及壓片后進(jìn)行測量充分。為獲得較好的光譜信號，我們采用激光能量為50 mJ集聚，SCMOS信號采集延時和門寬分別為1 us和5 us競爭力，光柵刻線選擇1200 lines/mm。最終土壤樣品光譜信號結(jié)果如圖3所示發展基礎。

圖3：土壤樣品測量光譜圖（光譜儀選擇中心波長為402 nm兩個角度入手、422 nm、588 nm以及766 nm）

可以看出同期，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生產效率，能夠?qū)崿F(xiàn)土壤中一些主要元素包含Ca、Al效果、Mn使用、Na及K等元素的有效測量，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密度增加。

此外有效性，我們還對含氮樣品進(jìn)行了分析，設(shè)置光譜儀中心波長為388 nm機遇與挑戰，采集CN分子光譜信號廣泛關註，如圖所示可以看出，采用該光譜儀可獲得明顯的CN分子光譜信號以及Al集成技術、Ca等原子光譜信號就能壓製。

圖4：含氮樣品測試結(jié)果（光譜儀中心波長選擇388 nm）

此外，我們還采集了Ca適應能力、Al以及K元素在不同延時下的光譜信號更優美，如圖5及圖6所示〗鉀Q方案？梢钥闯鰞瀯?，隨著采集延時的逐漸增大，光譜信號逐漸減弱增產，能夠有效實(shí)現(xiàn)us級別光譜信號時間分辨便利性。

圖5：不同采集延時下Ca、Al光譜信號

圖6：不同采集延時下K元素光譜信號

專家介紹

馬世祥貢獻，博士規模最大，北京市農(nóng)林科學(xué)院，助理研究員統籌，主要從事激光光譜技術(shù)在農(nóng)業(yè)環(huán)境（土壤最深厚的底氣、水體等）檢測方面的研究工作協同控製，目前擔(dān)任中國光學(xué)工程學(xué)會光譜技術(shù)及應(yīng)用專業(yè)委員會青年委員。主持/參與項(xiàng)目26項(xiàng)品質，其中主持國家自然科學(xué)基金青年基金利用好、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)解決問題；共計(jì)發(fā)表SCI論文40余篇系列，其中以第一作者/通訊作者身份在Journal of Hazardous Materials、Food Chemistry相互配合、Talanta慢體驗、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)智能化。

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