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激光誘導等離子體光譜（laser-induced plasma spectroscopy, LIPS）技術(shù)是一種原子光譜分析技術(shù)新的力量，該技術(shù)通過將高能激光脈沖直接聚焦于樣品先進水平，使樣品熔化、汽化全面展示、產(chǎn)生等離子體重要平臺，同時利用光譜儀采集樣品表面激光誘導等離子體的發(fā)射光譜，完成被測樣品所含元素的定性和定量分析[1]核心技術「m合！睹覍凇稬IPS系列專欄第四篇文章，邀請中國原子能科學研究院高智星研究員及其團隊溝通協調，分享LIPS在液體檢測領(lǐng)域的應(yīng)用情況要素配置改革。

引言

當采用LIPS檢測液體樣品時，脈沖激光擊穿液體表面會造成液體飛濺和液面波動保障性，嚴重影響等離子體穩(wěn)定性帶動產業發展；同時等離子體猝滅效應(yīng)會減弱等離子體輻射光譜強度，縮短等離子體壽命十分落實；以上因素導致LIPS對液體樣品中元素檢測準確度差倍增效應、檢測靈敏度低規則製定，限制了LIPS技術(shù)在液體元素檢測領(lǐng)域的推廣和應(yīng)用。為提高LIPS檢測準確性和靈敏度優化服務策略，研究人員提出了多種增強方法關規定，如液固轉(zhuǎn)化法、霧化法兩個角度入手、液流法等建強保護。本文圍繞以上方法對LIPS技術(shù)在液體檢測領(lǐng)域的應(yīng)用進行介紹。

圖1. 激光照射造成的液體飛濺和波動[2]

液固轉(zhuǎn)化法

液固轉(zhuǎn)化法是通過將檢測樣品由液態(tài)轉(zhuǎn)化為固態(tài)后進行LIPS檢測探索，主要包括表面增強法堅持先行、萃取法、冷凍法等滿意度。表面增強法通過將液體樣品滴加在固體基板表面情況較常見，使液體干燥后進行LIPS檢測。X. Yang等[3]采用表面增強LIPS定量檢測了水溶液中的稀土元素La主要抓手、Ce體製、Pr、Nd創新科技，通過將水溶液在Zn基板表面干燥后進行檢測探討，La、 Ce高效流通、Pr和 Nd元素檢測限分別達到0.6調解製度、3.11、0.73功能、4.48 g/mL應用的因素之一。D. Zhang等[4]采用表面增強LIPS定量檢測了水溶液中的重金屬元素，并分析了基底溫度對LIPS檢測靈敏度的影響預期；研究結(jié)果表明敢於監督，通過提高基底溫度可有效提高檢測靈敏度，通過將基底溫度由25℃提升至200℃結構，重金屬元素Pb檢測限由31.7 ng/mL下降至4.6 ng/mL重要的作用，Cr檢測限由8.0 ng/mL下降至1.2 ng/mL。萃取法是通過采用萃取劑將待測液體中的元素萃取規模最大、濃縮后進行LIPS檢測穩中求進。M.A. Aguirre等[5]將液-液微萃取技術(shù)與表面增強LIPS技術(shù)相結(jié)合，定量分析了液體中的Mn元素最深厚的底氣；通過采用Triton X-114萃取液對液體中的Mn元素進行萃取協同控製，并在萃取完成后將萃取液干燥在鋁板上；采用液-液微萃取技術(shù)與表面增強LIPS技術(shù)相結(jié)合后品質，LIPS信號增強超過50倍利用好，對Mn元素的檢出限達到6 g/g深入各系統。L. Ripoll等[6]采用氧化石墨烯薄膜對水溶液中的痕量金屬元素進行萃取后進行LIPS檢測，對Ni系列、Pb預下達、Cr、Cu的檢測限達到52統籌推進、47方案、48、41 g/kg保護好。冷凍法通過將液體樣品冷凍成固體冰塊后進行LIPS檢測。H. Sobral等[7]采用液氮冷凍法將水溶液快速冷凍成冰塊表現，采用LIPS對冰塊中的Cu特點、Mg、Pb結論、Hg和諧共生、Cd、Cr適應性強、Fe元素進行了定量分析技術交流，檢測限約為1 ppm，與水溶液相比降低了約6倍拓展。

圖2. 表面增強LIPS原理示意圖

圖3. 薄膜萃取及LIPS檢測過程示意圖[6]

液固轉(zhuǎn)化法可以從根本上解決LIPS檢測液體過程中創造更多，液體飛濺、液面波動和等離子體猝滅效應(yīng)的影響不斷進步，檢測靈敏度高工藝技術；但液固轉(zhuǎn)化過程需要對樣品進行干燥、萃取規模、冷凍等預(yù)處理近年來，實時性較差。

霧化法

霧化法通過采用微孔噴霧發展目標奮鬥、超聲波輔助霧化等方法技術先進，將液體霧化為氣溶膠后進行LIPS檢測。朱光正等[8]采用氣霧化輔助裝置在高速氬氣作用下將水溶液轉(zhuǎn)化成噴霧延伸，采用LIPS定量檢測了水溶液中的Ca認為、Cr、K新趨勢、Mg提高鍛煉、Na、Pb六種金屬元素凝聚力量，檢測限達到1.2製高點項目、3.2為產業發展、19.1、3.4有所增加、2.8和15.9 ppm各項要求。鐘石磊等[9]采用超聲波霧化裝置，將水溶液在空氣中霧化成密集的霧狀小液滴越來越重要的位置，采用LIPS檢測了水溶液中的Mg元素新技術；研究結(jié)果表明，采用超聲霧化后順滑地配合，激光誘導等離子體壽命得到有效延長深入，Mg元素檢測限達到0.242 ppm。N. Aras等[10]搭建了一套基于超聲霧化的水環(huán)境金屬鹽樣品導入系統(tǒng)前沿技術，該系統(tǒng)由超聲波霧化器和一個加熱-冷凝-膜干燥裝置組成基礎，可產(chǎn)生亞微米大小的氣溶膠；研究結(jié)果表明多種方式，采用該系統(tǒng)對水溶液進行霧化后再進行LIPS檢測對外開放，Na、K深入交流研討、Mg資料、Ca、Cu關註度、Al橫向協同、Cr、Cd敢於挑戰、Pb迎難而上、Zn等元素的檢測限可達到0.45、6.01探索、1.83堅持先行、1.85、1.99滿意度、41.64情況較常見、6.47、6.49主要抓手、13.6體製、43.99 mg/L。P. Sheng等[11]搭建了一套微孔陣列噴霧LIPS裝置很重要，并用搭建的裝置對海水中的元素成份進行了定量分析能力和水平，研究了LIPS信號穩(wěn)定性、檢測靈敏度和定量分析特性異常狀況；研究結(jié)果表明研究，將海水霧化后進行LIPS檢測高效，金屬元素光譜信號的相對標準偏差（RSD）小于2.2%，Na提高、Ca機構、Mg、K的檢測限可達0.67交流、0.29基礎、0.85、6.18 mg/L還不大。

圖4. 微孔陣列噴霧LIPS裝置示意圖[11]

霧化法不需要對樣品進行預(yù)處理高產，檢測實時性較好，適用于液體元素成份的在線檢測發揮作用、連續(xù)監(jiān)測良好；但在實際應(yīng)用過程中應(yīng)考慮液體中的雜質(zhì)顆粒對霧化系統(tǒng)的影響，防止雜質(zhì)顆粒堵塞噴霧裝置勇探新路。

液流法

液流法將靜態(tài)液體轉(zhuǎn)化成流動液體單產提升，利用流動液體表面張力作用減弱液體飛濺傳遞、液面波動對光譜信號穩(wěn)定性的影響試驗。

美國密西西比州立大學F. Y. Yueh 等[12]采用LIPS結(jié)合液體射流法定量檢測了液體中的Mg、Cr開展攻關合作、Mn製度保障、Re元素，檢出限分別為0.1的有效手段、0.4統籌推進、0.7、8 mg/L關鍵技術；研究結(jié)果表明了解情況，與檢測靜態(tài)液體相比，采用液體射流法后檢測靈敏度和準確性均有所提升技術研究。安徽師范大學崔執(zhí)鳳教授團隊[13]采用LIPS結(jié)合液體噴流法檢測了液體中的Cr元素重要的，檢出限為1.26 mg/L。日本原子能機構(gòu)A. Ruas等[14]采用LIPS結(jié)合液流薄膜法定量分析了液體中的Zr元素積極參與；研究結(jié)果表明問題分析，將液體轉(zhuǎn)化為流動薄膜后，Zr元素檢出限達到4 mg/L交流研討。日本國立量子與放射科學技術(shù)研究所R. Nakanishi等[15]采用LIPS結(jié)合射流法定量檢測了液體中的Na元素更加完善，對比了薄膜和柱狀射流的檢測靈敏度；研究結(jié)果表明建設應用，與柱狀射流相比支撐作用，薄膜射流減弱了激光與液體作用過程中的液體飛濺日漸深入，延長了等離子體壽命，提升了Na元素檢測靈敏度大力發展。液流法無需樣品預(yù)處理豐富內涵，操作簡單、實時性好產能提升，適用于液體多元素連續(xù)適應性、在線、原位檢測通過活化。

總結(jié)

液固轉(zhuǎn)化法落地生根、霧化法、液流法等方法各有優(yōu)劣健康發展，其中液固轉(zhuǎn)化法可獲得較高的檢測靈敏度有效保障，但在線性、實時性較差長效機製；霧化法講實踐、液流法等方法實時性、在線性較好奮戰不懈，但檢測靈敏度通常無法與液固轉(zhuǎn)化法相媲美市場開拓。因此，在LIPS技術(shù)實際應(yīng)用過程中大大縮短，應(yīng)根據(jù)使用場景和實際需求選擇合適的處理方法要落實好。

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人物介紹

高智星，研究員更默契了，主要從事激光與物質(zhì)相互作用先進技術、激光等離子體光譜研究。參與并負責科技部不合理波動、裝備發(fā)展部多項科技發(fā)展項目搶抓機遇。相關(guān)工作發(fā)表論文20余篇，授權(quán)專*10余項表示，擔任Matter and Radiation at Extremes等期刊審稿人全面闡釋。

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