光谱，并采用光谱仪和探测器对等离子体发射光谱λ进行同步采集。
[0027]本发明方法的原理如图2所示。传统的LIBS中，等离子体中心发出的光在通过其其外围区域时易被同类元素的基态粒子所吸收，因此，探测器接收到的光谱其中心通常呈凹陷状，(自吸收影响)。而采用本发明涉及的激光能态选择性激发后，等离子体外围区域同类元素基态粒子吸收激光光子，而发生受激吸收跃迀至高能态从而导致产生自吸收的基态粒子数量大幅减少。因此，等离子体中心发出的光谱能直接通过等离子体的外层区域，而避免自吸收效应的产生，自吸收效应得到有效抑制，探测器采集的发射光谱呈尖峰状。
[0028]实例1:
[0029]以分析溴化钾中的钾为例，并对该方法进行详细说明。
[0030](I)钾的常用分析线为K I 766.5nm和K I 769.9nm。这两条分析线的自吸收效应很强，常出现自蚀现象。严重的光谱失真使得K I 766.5nm和K I 769.9nm在分析时出现较大误差。通过查询NIST光谱数据库可知，K I 766.5nm和K I 769.9nm的下能级都是0，上能级分别是1.62eV和1.61eV，分别将其作为观察线；
[0031](2)通过查询NIST光谱数据库，可知钾原子的另外一条谱线K I 404.4nm所对应的跃迀能级为O?3.06eV，选择该谱线作为激发线；
[0032](3)将波长可调谐激光器的输出激光波长调谐至404.4nm ;
[0033](4)打开脉冲激光器，在溴化钾样品表面烧蚀出等离子体；
[0034](5)打开波长可调谐激光器输出404.4nm激光对等离子体进行全覆盖激发；
[0035](6)对 K I 766.5nm 和 K I 769.9nm 分别进行采集。
[0036]如图3所示，在没有404.4nm激光的情况下，等离子体中大量基态钾原子会吸收766.5nm和769.9nm的光，出现自吸收现象。加上高功率404.4nm激光时，等离子体中的绝大部分基态钾原子受激吸收404.4nm激光，瞬间跃迀到3.06eV的能级上。极大地减少了等离子体中吸收分析线K I 766.5nm和K I 769.9nm的基态原子，从而抑制了等离子体吸收分析线K I 766.5nm和K I 769.9nm的能力，抑制了自吸收效应。
[0037]综上所述，使用本发明方法与常规方法获得的钾原子光谱K I 766.5nm和K I769.9nm对比如图4所示。本发明方法对抑制钾原子光谱效果显著。实例2:
[0038]以分析铝青铜中的铝为例，并对该方法进行详细说明。
[0039](I)铝的常用分析线为Al I 309.3nm。这两条分析线的自吸收效应很强，常出现自蚀现象。严重的光谱失真使得Al I 309.3nm在分析时出现较大误差。通过查询NIST光谱数据库可知，Al I 309.3nm的下能级都是0，上能级分别是4.02eV，分别将其作为观察线；
[0040](2)通过查询NIST光谱数据库，可知铝原子的另外一条谱线Al I 394.4nm所对应的跃迀能级为O?3.14eV，选择该谱线作为激发线；
[0041](3)将波长可调谐激光器的输出激光波长调谐至394.4nm ;
[0042](4)打开脉冲激光器，在铝青铜样品表面烧蚀出等离子体；
[0043](5)打开波长可调谐激光器输出394.4nm激光对等离子体进行全覆盖激发；
[0044](6)对Al I 309.3nm分别进行采集。
[0045]如图5所示，在没有394.4nm激光的情况下，等离子体中大量基态招原子会吸收AlI 309.3nm的光，出现自吸收现象。加上高功率394.4nm激光时，等离子体中的绝大部分基态铝原子受激吸收394.4nm激光，瞬间跃迀到3.MeV的能级上。极大地减少了等离子体中吸收分析线Al I 309.3nm的基态原子，从而抑制了等离子体吸收分析线Al I 309.3nm的能力，抑制了自吸收效应。
[0046]综上所述，使用本发明方法与常规方法获得的铝原子光谱Al I 309.3nm对比如图6所示。本发明方法对抑制铝原子光谱效果显著。
[0047]以上所述为本发明的较佳实施例而已，但本发明不应该局限于该实施例和附图所公开的内容。所以凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。
【主权项】
1.一种抑制激光探针自吸收效应的方法，其特征在于，该方法采用脉冲激光对待测样品进行烧蚀以产生等离子体，再利用与等离子体中基态粒子受激吸收跃迀到高能态能级相匹配的激光束对等离子体进行选择性激发，提高对基态粒子的受激吸收跃迀效率，避开对等离子体中心待测元素发射光谱的自吸收，以避免待测元素激光等离子体自吸收效应的产生。2.根据权利要求1所述的抑制激光探针自吸收效应的方法，其特征在于，该方法的具体实现步骤如下: 第I步根据待测样品中的待测元素，查询该待测元素的原子光谱数据库，确立一条下能级为O、上能级SE1的谱线作为观察线，其波长为λ ;确立一条下能级为O、上能级SE2的谱线作为激发线，其波长为A1，且E2^E1; 第2步利用波长为A1的激光束照射在待测样品上，使待测样品烧蚀出等离子体； 第3步再利用波长为A1的激光对整个等离子体进行全覆盖激发，将等离子体中待测元素处于基态的粒子激发至E2能态； 第4步^能态的粒子自发辐射出波长为λ的等离子体发射光谱，该等离子体发射光谱的自吸收效应得以拟制。3.根据权利要求或2所述的抑制激光探针自吸收效应的方法，其特征在于，基态O到激发线E2的跃迀几率在10 5S 1WId
【专利摘要】本发明公开了一种抑制激光探针自吸收效应的方法，该方法采用脉冲激光对待测样品进行烧蚀以产生等离子体，再利用与等离子体中基态粒子受激吸收跃迁到高能态能级相匹配的激光束对等离子体进行选择性激发，提高对基态粒子的受激吸收跃迁效率，避开对等离子体中心待测元素发射光谱的自吸收，以避免待测元素激光等离子体自吸收效应的产生。本发明从等离子体的本征物理特性出发去消除自吸收效应，同时又不引入外来干扰，这样不仅可以获得等离子体中心发射光谱的原始特性，而且还能从源头上抑制甚至消除激光等离子体自吸收效应，突破目前激光探针定量分析的瓶颈。
【IPC分类】G01N21/71
【公开号】CN105067592
【申请号】CN201510392450
【发明人】郭连波, 李嘉铭, 李祥友, 曾晓雁, 陆永枫, 易荣兴, 杨新艳, 郝中骐
【申请人】华中科技大学
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2015年7月7日