用激光诱导击穿光谱（LIBS）对液体样品进行元素分析：挑战和潜在的实验策略 _等离子体

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长三角G60激光联盟导读
本文概述了用于液体LIBS研究的潜在实验策略，并描述了在不同应用领域采用不同实验配置来实现上述微量元素检测研究的进展。
摘要
尽管人们对通过激光诱导击穿光谱（LIBS）检测液体中微量元素的研究越来越感兴趣，但由于飞溅、等离子体冷却而导致等离子体寿命缩短，测量超低浓度的微量元素仍然是一个挑战。然而，由于该技术在环境和生物医学科学中的新兴应用前景广阔，研究人员正在探索各种策略，以提高液体样本研究中的检测限。本文概述了用于液体LIBS研究的潜在实验策略，并描述了在不同应用领域采用不同实验配置来实现上述微量元素检测研究的进展。此外，本文还讨论了各种采样技术的发展，以实现更高的检测限，并获得可重复的结果。使用文献中的示例强调了与各种实验方案和采样方法以及最近为提高灵敏度和检测限而建立的一些创新方法相关的挑战和益处。本文还讨论了液体LIBS分析中存在的问题，并对未来进行了展望。

图形摘要
1 介绍
近年来，利用激光诱导击穿光谱技术对不同状态的材料进行定量和定性分析取得了快速进展。在目前可用的各种发射光谱技术中，与传统发射技术相比， LIBS技术更为首选，因为该技术不需要任何样品制备，并提供来自微米级样品尺寸的信息。由于这些优点，自由基散射技术现在广泛应用于生物医学、工业和环境应用。
为缓解与液体样品测量相关的问题而采用的常用方法包括在带有鞘层或载气的层流中单脉冲和双脉冲激光烧蚀、共振激光束、外部磁场使用、液体射流、液滴、气溶胶和液固转换等。大多数方法增加了系统复杂性和成本。在所采用的策略中，液固转换是最首选的方法，无需对实验装置进行任何更改。一些研究小组已经报告，液-固转化通过各种基质介导，有助于提高LIBS灵敏度。
LIBS最初的工作重点是固体测量，但随着激光火花独特的采样能力的实现，该技术也被用于其他状态的样品。然而，在大多数使用液体的成熟应用中，推断出LIBS技术在检测生物、工业和环境样品等超稀释溶液中的微量元素方面的性能效率需要提高。由于其实时分析的可能性， LIBS在工业应用中变得更具吸引力。激光材料、激光等离子体相互作用是具有大量变量的非线性过程。然而，如图1所示，在过去30年中，有许多关于液体分析的出版物被报道。虽然已经对液体中激光火花的物理性质进行了广泛研究，但直到1984年才研究了LIBS在液体分析中的应用。如图1（b）所示，人们对这一领域越来越感兴趣，这有助于液体样品LIBS研究的显著改进。
【用激光诱导击穿光谱（LIBS）对液体样品进行元素分析：挑战和潜在的实验策略】
图1 关于（a）不同类型样本和（b）1984至2021液体样本的LIBS研究出版物的统计数据。
液体LIB中使用的采样方法通常可分为5大类：散装、液滴、湿气溶胶、表面和射流。图2显示了截至2020年这些采样方法和不同实验方法的发布频率图。

图2 液体样品分析中各种取样方法使用的出版物频率。
如图2所示，文献中提出了几种方法，可大致分为两类。在第一种方法中，探索了各种实验条件，如双脉冲自由基、共振自由基和外加磁场等。在第二种方法中， LIBS研究采用了不同的液体样品处理方法。直接散装、液体射流、液滴和液固转换（冰、基质或层）以获得与固体靶相同的优点是液体LIBS研究中经常采用的几种样品处理方法。在本节中，简要概述了液体LIBS研究中使用的不同实验方法，并详细介绍了方法、性能、优势和局限性。文献证明，解决方案的研究兴趣主要集中在提高检测限和灵敏度。尽管液体LIBS有着巨大的应用前景，但它在超稀溶液中痕量元素检测方面尚未得到广泛探索。

用激光诱导击穿光谱（LIBS）对液体样品进行元素分析：挑战和潜在的实验策略

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