科研进展简报

激光诱导等离子体分子光谱同位素检测研究新进展

来源:武汉光电国家研究中心    作者:激光与太赫兹技术功能实验室    发布时间:2019年03月01日    浏览:954次

        同位素是具有相同原子序数的同一化学元素的两种或多种原子之一,在农业、免疫学、分子生物学、基因工程研究和基础核医学中发挥着重要作用。传统的同位素检测方法包括质谱法和中子活化分析法,然而这些检测方法在工业应用中存在缺陷,比如需要样品预处理或者真空条件。激光诱导击穿光谱(LIBS)作为一种光谱测定技术,具有快速、原位、实时、远程分析和简单样品制备等优点,可以应用于同位素的快速分析中。然而,LIBS常用于检测同位素的原子光谱存在谱峰重叠等缺点。为了解决这些问题,近年来研究人员把目光转向分子光谱,但是常规分子光谱的强度较弱,严重影响定量分析精准度和灵敏度。

       武汉光电国家研究中心激光先进制造技术研究团队LIBS研究组郭连波副教授带领硕士生朱志豪等人,针对同位素的LIBS快速准确检测方法进行了深入研究,提出了一种激光诱导分子自由基荧光结合激光诱导击穿光谱检测同位素的新方法(LIBS-LIRF)。以硼、碳同位素为例,研究了激光诱导分子自由基荧光方法对于LIBS分子光谱的光谱增强效果和光谱干扰消除效果。结果表明,使用LIRF辅助LIBS能有效增强同位素分子光谱的强度约30倍,并有效改善了同位素的谱峰干扰情况,因此同位素的定量准确度和灵敏度得到大幅提高约一个数量级。这为利用LIBS方法检测同位素提供了简单有效的新途径。

        2019年1月21日,相关研究成果"Isotopic determination with molecular emission using laser-induced breakdown spectroscopy and laser-induced radical fluorescence,"发表在美国光学学会旗下期刊Optics Express上(Opt. Express 27, 470-482 (2019))。

        该项工作得到国家自然科学基金(51429501和61575073)和中国博士后科学基金(No.2017M622415)的资助。

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图. 碳元素同位素共振激发检测原理图和光谱图