編號：FTJS07188
篇名：金納米與磁場作用下LIBS檢測靈敏度改善研究
作者：郝曉劍 唐慧娟 胡曉濤
關(guān)鍵詞： 納米金 磁場 增強(qiáng)因子 微量元素
機(jī)構(gòu)： 中北大學(xué)電子測試技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室
摘要： 針對激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)(LIBS)中等離子體的發(fā)射光譜增強(qiáng)問題,提出一種磁場增強(qiáng)LIBS與納米顆粒增強(qiáng)LIBS(NELIBS)相結(jié)合的方法。采用熱蒸發(fā)法在樣品表面沉積一層直徑20nm的金納米顆粒。利用波長為1064nm,最大能量為200mJ的Nd∶YAG脈沖激光器在室溫,一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下對純銅和黃銅進(jìn)行誘導(dǎo)擊穿。調(diào)整激光能量為30~110mJ,分別使用傳統(tǒng)LIBS、磁場增強(qiáng)LIBS、NELIBS以及兩種方法結(jié)合對純銅進(jìn)行激光誘導(dǎo)擊穿,得到特征譜線(CuⅠ521.8nm)的強(qiáng)度增強(qiáng)因子和信噪比,并對其增強(qiáng)機(jī)理進(jìn)行分析。在相同環(huán)境下使用四種方式對黃銅和純銅進(jìn)行誘導(dǎo)擊穿以探測樣品中的微量元素。當(dāng)在樣品表面沉淀金納米顆�；蛘邔⒊恋碛薪鸺{米顆粒的樣品放在磁場中進(jìn)行誘導(dǎo)擊穿時,發(fā)現(xiàn)純銅樣品的光譜中存在Mg元素的特征譜線MgⅡ279.569nm,黃銅樣品的光譜中存在Si元素的特征譜線SiⅠ251.611nm。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:單獨(dú)施加磁場約束或增加納米金顆粒均可以有效增強(qiáng)等離子體光譜強(qiáng)度,但增強(qiáng)效果弱于兩種方法結(jié)合,磁場約束對光譜的增強(qiáng)效果弱于NELIBS的增強(qiáng)效果。當(dāng)結(jié)合NELIBS與磁場約束LIBS時,譜線增強(qiáng)因子最高可達(dá)14.3(CuⅠ521.8nm),相比于磁場增強(qiáng)LIBS和NELIBS,最大增強(qiáng)因子分別提高了28%和59%。四種情況中當(dāng)激光脈沖能量逐漸增大時,等離子體向外膨脹的強(qiáng)度增大,磁場產(chǎn)生的洛倫茲力束縛等離子的能力相對減弱,同時納米金顆粒對等離子體發(fā)射光譜的增強(qiáng)作用被削弱,譜線強(qiáng)度降低,等離子體的增強(qiáng)因子逐漸減小后趨于穩(wěn)定。通過NELIBS與磁場約束LIBS結(jié)合方式,不僅可以有效提高等離子體的發(fā)射譜線強(qiáng)度,改善光譜信號信噪比,而且傳統(tǒng)LIBS方法中由于譜線強(qiáng)度低、背景噪聲大而無法探測的微量元素可以被探測到,LIBS技術(shù)對微量元素的探測能力得到顯著提高,微量元素的探測下限變得更低。NELIBS與磁場約�
