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( 五 )


激光图案化基板的使用大大增强了液体LIBS信号 , 该方法有助于在预处理基板上富集分析物 。 作者将该方法用于LIBS法测定水中的钾离子 。 由于在激光预处理表面上进行液体样品处理 , 观察到信号增强 , 这一研究领域越来越受到关注 。 2018年 , Sheng Niu等人提出了一个新想法 , 即使用激光预处理金属靶增强液体样品的LIBS光谱 。 使用制备的基质观察到均匀的样品富集 。 由于预处理基板上的界面张力降低 , 沉积溶液扩散迅速 , 分布均匀 。 他们主要关注含有微量元素(如镍、铬和镉)的溶液 。 液固转换的突出优点是所需的样品体积更少 , 并且在不修改实验装置的情况下提高了检测限 。 此外 , NELIBS方法已成功用于样本量有限的生物医学应用 。

SW基板上干残留物环状分布的显微镜图像 。 滴下含有10 ppm K和5 ppm Rb的15μL水溶液 , 并在SW基板上干燥 。
5结论和未来方向
直接应用LIBS技术进行液体样品分析一直是一个挑战 。 本文讨论了液体LIBS分析中不同实验方法和样品处理的使用 , 强调了其优缺点 。 目前所开发的最优LIBS方法还远未成为应用的常规设备 。 本文介绍了各种实验策略的优缺点 , 如双脉冲LIBS、共振LIBS和应用外磁场增强LIBS信号 。 讨论的样品处理技术包括液体喷射、冷冻、液滴、液固转化和NELIBS 。 在这些通过样品处理的信号增强策略中 , 使用基质的液-固转换是最有用的 , 并且提供了更低的检测限(ppb范围) 。 本文讨论的科学内容可用于设计新的实验方法 。 显然 , 需要更多的发展来提高生物医学和环境研究中应用的灵敏度和再现性 。 综合文献分析表明 , 对适当基质上的样品涂层进行广泛研究可能有助于提高LOD , 甚至低于ppt水平 。
然而 , 许多实验技术显示出巨大和多功能的元素分析能力 , 因此重新考虑其临床和环境应用的再现性和现实需求非常重要 。 为了使液体LIBS技术成为最好的超灵敏元素表征方法之一 , 该技术的标准化和在现实世界中的应用至关重要 。 液体LIBS分析的实施主要取决于采样处理方法和实验装置 。 因此 , 我们必须解决基于液固转换的LIBS分析技术的两个主要事实 , 以进一步提高其检测下限:(i)LIBS信号稳定性和LIBS信号增强因子主要受所选基板和样品沉积均匀性的影响 。 因此 , 重要的是确保液体LIBS基质的试验间可靠性和再现性 , 以进行一致和定量的LIBS微量元素分析 , (ii)等离子体纳米颗粒的仔细组装对于实现高诊断特异性和准确性至关重要 。 因此 , 需要使用单元素检测法合成稳定且可重复的NELIBS基质 。 研究人员目前正在花费大量精力探索纳米颗粒增强LIBS技术的这些主要方面 。 结合目前液体LIBS分析的指数级改进 , 基于NELIBS的诊断在液体样本超灵敏检测和生物医学应用中的广泛应用离我们不远了 。
来源:Elemental analysis of liquid samples by laser induced breakdown spectroscopy (LIBS): Challenges and potential experimental strategies Optics & Laser Technology doi.org/10.1016/j.optlastec.2021.107622
参考文献:V.K. Singh A.K. RaiProspects for laser-induced breakdown

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