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。

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。