受到水溶液内部复杂基质效应的影响,激光诱导击穿光谱(LIBS)技术在水溶液样品的连续在线检测分析应用中受到很大制约。提出了一种微孔喷射辅助LIBS的新技术,用以实现水溶液中金属元素的连续在线分析。该方法通过微米量级的小孔矩阵和压电陶瓷振荡片将流动液体在线转化成密集的小液滴并连续喷出来,辅助LIBS系统进行检测。依据此思路,设计实现了一套由微孔喷射装置和传统LIBS装置组成的微孔喷射辅助LIBS检测系统。利用该系统,以水溶液中的Ca元素为目标元素展开实验,研究该方法的最优化实验参数、等离子体物理特性和检测能力等。结果表明,该方法对Ca元素的在线检测限能够达到0.96 mg/L,且在0~1124 mg/L范围内谱峰强度和浓度之间具有较好的线性关系。

利用表面增强拉曼光谱（SERS）和静电富集（EP）相结合的技术，实现了水环境中磺胺甲基嘧啶、丁胺卡那霉素、恩诺沙星和环丙沙星的有效富集和快速痕量探测。实验结果表明，与非静电富集SERS探测相比较，磺胺甲基嘧啶和丁胺卡那霉素的特征峰强度提高了大约10倍，恩诺沙星和环丙沙星的特征峰强度提高了2~3倍；4种抗生素的最低检测浓度分别为1.9×10-8，1.7×10-8，5.5×10-8 ，6.0×10-8 mol·L-1；当被检测目标的浓度较低时，特征峰强度与探测浓度具有良好的线性关系。EP-SERS技术可有效提高水环境中抗生素的检测灵敏度。

为了建立一套高灵敏和低成本的液体样品金属元素检测分析方法, 设计制造了一套超声波雾化辅助电火花击穿光谱(UN-SIBS)的实验系统。 利用超声波雾化装置将液体样品转化为密集小液滴组成的气溶胶, 并使用高压放电线圈和铜电极击穿气溶胶样品诱导等离子体, 通过采集分析光谱信号实现对样品金属成分的分析。 实验研究了该方法的发射光谱谱线特性, 对等离子体的电子温度和密度等物理特性参数进行了计算分析。 针对含有不同浓度重金属铅(Pb)元素的样品, 在较大的浓度范围内绘制了Pb元素261.37 nm处的原子峰强度随质量浓度变化的曲线。 实验结果显示, UN-LIBS方法对Pb元素检测限不高于2.07 ppt, 优于同类方法所报道的检测限。 同时, 与金属活性相对较低的钙(Ca)元素SIBS检测结果进行了比较, 分析了UN-SIBS方法的相关机理。

为了发展一种实时、快速、非接触,能对金属氧化物纳米薄膜中元素成分进行分析的检测方法,搭建了一套基于LIBS技术的薄膜检测分析系统.该系统可同时实现样品平面的精确定位,样品烧蚀坑形貌实时观测,等离子体成像和光谱采集等功能.样品为在单晶硅基底上利用溶胶-凝胶法制备的约40 nm厚的氧化锆功能薄膜,实验中将其放置在一个位移精度为0.01 mm的三维平移台上.系统测试结果表明,在两束聚焦的连续激光辅助下,样品平面的定位精度达到了20 μm,LIBS单脉冲检测光谱信号的面积分强度的重复性的相对标准偏差(RSD)达到了1.6%.在室温和大气环境下,对等离子体空间分布、信号强度随激发能量、时间参数和LTSD(激光聚焦点到样品表面的距离)参数而变化的情况从光谱角度进行了实验研究,并优化了实验参数和探测参数.利用实验得到的光谱数据,用玻尔兹曼方计算了等离子体的电子温度,利用硅的原子线计算了电子密度,对定量检测所必须的局部热力学平衡(LTE)条件进行了评价.

受到液体内部复杂环境因素的影响, LIBS技术在针对液体样品的成分检测分析的应用受到很大的制约。 文章提出了一种由超声波雾化器件辅助, 先将液体雾化成空气中密集的雾状小液滴, 然后进行LIBS检测的新方法。 并依据此思路实现了一套由超声波雾化器、 Nd∶YAG激光器(1 064 nm)和ICCD探测器组成的检测系统。 使用该系统对溶解有镁元素的水溶液样品进行了系统实验分析。 实验发现, 即使在相对较低的脉冲能量(30 mJ)下, 该方法诱导的LIBS信号仍具有较长的寿命和较高的信背比。 该方法对Mg元素的检测限能够达到0.242 ppm(10-6 g·g-1)量级。 同时, 文章还利用Hα线对等离子体的电子密度进行了计算, 分析了等离子体演化的特点。

为了提高激光诱导击穿光谱(LIBS)技术检测水溶液的灵敏度和重复性，利用激光诱导击穿光谱对水溶液中Pb元素进行检测分析。采用滤纸作为固体基质，选取Mn作为Pb的内标元素，将配置好的不同浓度的Pb溶液滴入滤纸中，比较采用内标法与无内标法定标的分析结果，表明选取Mn作为Pb的内标元素的定标曲线拟合相关系数R2达到0.998,检测限与实际测量值的相对误差较小。通过对实验系统的探测延时、门宽等参数的优化，在更低的激发能量下，经线性拟合计算得到Pb元素的检测限为3.87 mg/L质量浓度，与以往实验中利用喷流方式检测相比，检测灵敏度提高了大约10倍，而且与同类方法比较检测限也相对较低。该实验系统样品处理简单，节省检测时间，为LIBS应用到现场快速检测重金属元素提供了一种较为实际的方法。