金納米與磁場作用下LIBS檢測靈敏度改善研究

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

關鍵詞： 納米金 磁場 增強因子 微量元素

機構： 中北大學電子測試技術重點實驗室

摘要： 針對激光誘導擊穿光譜技術(LIBS)中等離子體的發(fā)射光譜增強問題,提出一種磁場增強LIBS與納米顆粒增強LIBS(NELIBS)相結合的方法。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,一個標準大氣壓下對純銅和黃銅進行誘導擊穿。調整激光能量為30~110mJ,分別使用傳統(tǒng)LIBS、磁場增強LIBS、NELIBS以及兩種方法結合對純銅進行激光誘導擊穿,得到特征譜線(CuⅠ521.8nm)的強度增強因子和信噪比,并對其增強機理進行分析。在相同環(huán)境下使用四種方式對黃銅和純銅進行誘導擊穿以探測樣品中的微量元素。當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行誘導擊穿時,發(fā)現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。實驗結果表明:單獨施加磁場約束或增加納米金顆粒均可以有效增強等離子體光譜強度,但增強效果弱于兩種方法結合,磁場約束對光譜的增強效果弱于NELIBS的增強效果。當結合NELIBS與磁場約束LIBS時,譜線增強因子最高可達14.3(CuⅠ521.8nm),相比于磁場增強LIBS和NELIBS,最大增強因子分別提高了28%和59%。四種情況中當激光脈沖能量逐漸增大時,等離子體向外膨脹的強度增大,磁場產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)射光譜的增強作用被削弱,譜線強度降低,等離子體的增強因子逐漸減小后趨于穩(wěn)定。通過NELIBS與磁場約束LIBS結合方式,不僅可以有效提高等離子體的發(fā)射譜線強度,改善光譜信號信噪比,而且傳統(tǒng)LIBS方法中由于譜線強度低、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�