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激光诱导击穿光谱(LIBS)技术在中国

激光诱导等离子体作为一种发射光源在激光技术发明仅仅两年后就被引入到了激光领域。

尽管1962年才首次观察到了发射光线,后来很快就证实这些谱线来自于激光消蚀目标物产生的等离子体,这些等离子体发射光谱的谱线分析结果立刻就为直接进行化学分析展示了一种巨大的潜力,因为在消蚀产生的等离子体氛围中可以提供离子、原子以及分子的各种特征谱线。

易于操作的激光消蚀过程与发射光谱的设备耦合可以使LIBS技术直接用于分析固态、液态和气态物质。1980年代在Los Alamos实验室首次实现了分析空气中有毒有害金属、非金属化合物的分析应用。

经过1990年代在激光、光谱计以及检测器方面的发展,该技术被进一步应用于环境监测、工业控制以及废旧物品分类等领域。2000年 LIBS技术获得了飞速发展,目前已经在艺术品及文化遗产分析、细菌分析、爆炸物分析、国防、国家安全领域、新鲜蔬菜中金属元素的直接分析、地质研究、核工业、空间探测、火星土壤分析等领域取得了重要进展。

LIBS技术在中国的研发起步较晚,1992年在安徽师范大学和香港浸会大学分别开展了LIBS技术的基础研究和土壤以及固体、液体样品中的痕量金属元素的分析工作,其中浸会大学还在仪器灵敏度的改进方面取得了重大进展,开发了激光消蚀气氛的激光激发原子荧光技术。

十年后,华南理工大学也开展了LIBS技术研究,主要集中于基础领域和工业过程控制,尤其在煤炭火力发电、水泥生产、化肥工业等领域取得了一系列研究成果,他们的重点是研究现场分析或者实时监测,其目标是研制在线分析设备和便携式LIBS分析仪并实现在线分析设备与智能控制技术的耦合,以便在生产过程中控制产品质量和提高生产效率。

随后中国海洋大学、山西大学、北京交通大学、大连理工大学、中科院沈阳自动化研究所、北京理工大学、华中理工大学、浙江师范大学、清华大学、四川大学的研发团队也相继开展了LIBS技术研究,其中山西大学、华南理工大学和清华大学主攻煤炭利用中的煤质分析技术,有些成果已经成功转化并应用于发电燃烧等领域的离/在线分析控制。

2011年在青岛召开了首届中国LIBS学术交流会并成立了中国的LIBS学术委员会,现在中国的LIBS以及相关领域技术研发的学术团队已达20多个,参会人员已由2011年学会成立时的50多人发展到了近300人,学会每年都会召开学术讨论会,展现每年的最新研究成果。

LIBS技术在中国起步较晚,但在世界范围内都算是发展最为快速的学术团体,相信中国的LIBS技术研发人员将在LIBS基础以及应用方面做出应有的贡献。

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