诱导等离子仪

4月14日，光电院在北京新技术基地组织召开了国家重大科学仪器设备开发专项&ldquo 激光诱导等离子体光谱分析设备开发和应用&rdquo 项目启动会。中科院条财局科技条件处副处长姜言彬代表院机关出席会议，院内外专家、项目监理组和合作单位代表共50余人参加了会议。 　　副院长樊仲维参加了项目启动会和技术研讨会,表示将瞄准应用目标全力将项目做好。项目负责人孙辉研究员汇报了项目的背景、开发和工程化方案、进度安排、组织管理和进展情况等。与会专家重点就项目知识产权保护、管理措施、指标细化、接口关系以及技术难点等方面进行了深入研讨，提出了许多宝贵的意见和建议。 　　姜言彬最后讲话，主要提出了三点要求：一是充分发挥总体组、技术专家组和监理组的作用。二是强调任务书的重要性，其中经费、指标和周期的调整要严格遵守相关程序要求。三是要加强对项目质量、可靠性和相关软件的重视。通过项目总体统一协调，做好提前规划，为项目的顺利开展提供保障。 　　目前我国粗钢总产量接近世界一半，特殊钢产量不足5%，且品质亟待提高，主要是冶炼过程中钢水成分难以精确控制，成品率低造成的。现有成分检测技术耗时长，属事后检测方法，无法为改善品质提供实时参考。激光诱导等离子体光谱技术(LIPS 技术)是基于激光和材料相互作用产生发射光谱的一种定量分析技术，提供了一种实时在线监测的可能性，可为改善钢水品质提供实时的数量依据，不仅缩短检测时间，还可降低成本，节约能源。 　　发达国家由于拥有窄成分控制技术而保障了特殊钢占钢铁总产量的高比例，国内应用于冶金行业的LIPS 研究还处于起步阶段，相关设备的研发几近空白。本项目针对高温冶炼环境特征，研制基于激光诱导等离子体光谱的钢水成分实时在线检测设备，不仅有利于推动我国钢水成分检测技术研究与应用发展，而且有助于提高我国钢产品品质，对我国钢铁行业发展具有重要的战略意义。

近日，华东师范大学重庆研究院的科研团队与精密光谱科学与技术国家重点实验室进行合作，在超快激光诱导击穿光谱的研究中取得重要进展，团队首次提出多维等离子体光栅诱导击穿光谱(Multidimensional-plasma-grating induced breakdown spectroscopy，MIBS）技术，并实验证实新技术比常规激光诱导击穿光谱具有更高的探测灵敏度和克服基体效应。相关成果以题为Femtosecond laser-induced breakdown spectroscopy by multidimensional plasma grating发表在光谱类一区期刊Journal of Analytical Atomic Spectrometry杂志(胡梦云，施沈城，闫明，武愕，曾和平，JAAS，2022)。《Journal of Analytical Atomic Spectrometry》杂志刊登曾和平教授团队研究成果激光诱导击穿光谱（Laser-induced breakdown spectroscopy，LIBS）是一种非常实用的分析测试工具，可以用于确定固体，液体和气体的元素成分。传统的纳秒激光诱导击穿光谱受基体效应与等离子体屏蔽等干扰，而飞秒光丝激发(Filament-induced breakdown spectroscopy，FIBS)受限于峰值功率钳制，灵敏度难以提高。团队前期发展飞秒等离子体光栅诱导光谱(Plasma-grating-induced breakdown spectroscopy, GIBS)技术，基于两束飞秒光丝非共线耦合形成等离子体光栅，突破峰值功率钳制效应，光功率及电子密度提高近2个量级，等离子光栅中多光子电离与电子碰撞激发协同，提高探测灵敏度（胡梦云，彭俊松，牛盛，曾和平，Advanced Photonics, 2020, 2(6), 065001）；GIBS等离子体干涉激化可克服基体效应，首次实现成分探测自定标。为了进一步提高对样品的激发效果，延长激发产生的等离子体寿命，增强光谱信号，团队提出基于等离子体光栅的多脉冲耦合激发诱导击穿光谱MIBS新技术。团队利用三束非共线、非共面的飞秒脉冲进行相互作用对样品进行激发，成功观察到等离子体光栅的衍射效应，等离子体光栅实现从一维突破到二维。二维等离子体光栅对样品进行激发时，二维等离子体通道中具有更为精细的周期性结构和更高阶的非线性效应，提升了等离子体密度和光功率密度，多光子激发以及电子碰撞双重激发更为明显，从而进一步提高探测灵敏度，克服基体效应。MIBS实验装置，二维等离子体光栅的周期性结构使得三次谐波发生衍射值得一提的是，研究发现所获得的谱线信号会随着激光能量的提升而增强，当单脉冲能量超过2 mJ时，MIBS技术将取得更明显的优势。此外，MIBS技术仅在激发源上进行了改进，并未引入复杂的样品处理步骤以及额外的装置，与大多数改进技术相比保留了LIBS技术原有的快速、简单、便捷的优点，这使得其能够满足特定场景中的原位实时检测需求。随着GIBS/MIBS技术的研究发展与应用拓展，为了适应野外恶劣环境下移动作业，实现非接触式在线实时探测，对激发光源提出了更高要求，需要性能更加稳定的高能量飞秒光源进行激发。与此同时，华东师范大学重庆研究院发展高能量飞秒脉冲激光光源。基于掺Yb光纤种子脉冲产生与固体再生放大相结合的飞秒激光放大方案，通过搭建宽带可调谐的光纤脉冲种子源解决信号光和放大介质光谱窄化和增益失配的问题，实现激光高效率放大；结合啁啾脉冲放大和固体再生放大技术，抑制激光放大过程中的非线性累积，提升放大效率和功率，输出mJ级高能量飞秒脉冲激光。高集成化、高稳定性混合系统1030nm mJ级高能量飞秒激光光源满足实验室以外苛刻环境下应用，为GIBS/MIBS技术试验野外在线检测提供了技术和仪器的支撑。1030nm高能量飞秒激光器此外，华东师范大学重庆研究院开发多个系列超快飞秒激光光源，形成多款超快飞秒激光器产品，其中包括：FemtoCK，FemtoLine和FemtoStream等。针对GIBS/MIBS技术、强场激光物理、微纳加工等应用研究，开发的1030nm mJ级高能量飞秒激光器YbFemto HP采用光纤固体混合放大技术方案，种子源采用全保偏光纤结构的振荡器FemtoCK产生稳定脉冲序列；该光源通过啁啾脉冲放大技术，结合掺镱增益介质的固体再生放大技术，输出中心波长1030nm、能量达毫焦（mJ）量级，脉冲宽度小于300fs的高能量飞秒激光脉冲。该光源重复频率调谐范围覆盖单脉冲～ 250 kHz，增加定制模块可进行倍频操作，实现515nm、343nm等飞秒脉冲激光输出，满足科研、工业等多场景应用需求。华东师范大学重庆研究院将依托自研的毫焦级高能量飞秒激光器，输出高稳定的激化光源，与GIBS/MIBS技术相结合，集成实现轻量化高灵敏检测仪器，实现技术创新，仪器创新，装备创新，进而实现土壤、液体自标定痕量分析等应用创新，深入优化仪器系统的稳定性与可靠性，使更多野外极限环境下应用成为可能，进一步应用于环境监测、深海勘探、地质勘探、工业冶金、航天探测以及生物制药等领域。激光诱导击穿光谱技术应用毫焦级高能量飞秒激光器不仅仅在LIBS上产生重要应用，同时可用于设备集成，面向如半导体芯片制备、柔性OLED显示器件切割、玻璃切割、非金属/金属材料加工、打孔以及微纳加工等重要应用。另一方面，可用于光谱检测、非线性光学、高次谐波产生、医疗成像、双光子3D打印、相控阵等科研应用。

1、应用背景 　　等离子体是区别于固体、液体和气体的第四种物质聚集状态。在高能环境下，原子的外层电子摆脱原子核的束缚成为自由电子，失去电子的原子变成带正电的离子，这个过程叫电离，这种电离气体就是等离子体，通常由带电离子、自由电子、基态/激发态分子原子和自由基等粒子组成。等离子体在自然界中广泛存在，如太阳、恒星、星际物质、闪电等都是等离子体。 　　激光诱导等离子体(Laser-Induced Plasma, LIP)是通过激光与物质相互作用产生的一种高温、高密度的等离子体状态物质。当高能量的激光脉冲照射到物体表面时，会使得物质迅速加热并部分或完全电离，形成等离子体。伴随形成的等离子体羽流的演化过程具有超高速、持续时间短(一般几百纳秒)、强自发光背景和小空间尺度的特点，这使得其观测变得具有挑战性。 　　本次实验采用中智科仪的逐光IsCMOS像增强相机(TRC411)，拍摄了激光诱导等离子体羽流的形貌演化过程。基于逐光IsCMOS像增强相机的纳秒级快门门控、高精度的时序同步技术和变延迟序列推扫功能，记录了等离子体羽流的完整演化过程。 2、实验方案 　　实验设备： 　　中智科仪逐光IsCMOS像增强相机，型号：TRC411-S-HQB-F F2UV100大通量紫外镜头。 　　实验室所用激光器为镭宝Dawa-200灯泵浦电光调Q纳秒Nd:YAG激光器，波长1064nm，重复频率1-20Hz。采用激光器Q-out输出触发TRC411相机的方式，对相机Gate通道进行变延迟序列推扫，寻找相机与激光器的同步时刻。 　　实验流程： 　　1.实验材料被激发的等离子体羽发光在200nm-500nm左右，因此在镜头前端安装一个430nm的带通滤光片，屏蔽掉1064nm的激发激光和其他杂散光。需要注意观察成像画面中是否有强反射材料，比如样品台的光滑金属反光面或螺丝帽等，为了防止这些强烈反射面的反射光对相机造成损害，需要使用黑色电工胶带将它们遮挡或覆盖。 　　2. 激光器的Q-out触发输出接到示波器，测得同步输出的TTL信号电平为5V@1MΩ，频率与激光输出频率匹配，均为5Hz。TRC411相机可接受的最大外触发信号电平为5V，保守起见，在触发线末端加入了6dB衰减器，将激光器Q-out输出电平减半。 　　3. 由于等离子体的发光强度较大，无法确定所使用的滤光片的衰减倍率是否足够，因此首先将镜头光圈调至最小，设置增益为1800，Gate时间13ns(对应光学门宽3ns)。 　　软件参数设置如下表： 　　4. 对Gate通道进行变延迟序列扫描，最终找到Gate延时起止时刻在700ns至1100ns之间时，可以捕获到等离子体的发光信号。 　　软件参数设置界面： 3、实验结果 　　序列采集SEQ曲线： 　　根据曲线可以看到实验材料被激发的等离子体发光持续时间约为400ns。 　　高功率纳秒脉冲激光激发产生的完整等离子体羽形貌演变过程： 4、结论 　　中智科仪逐光IsCMOS像增强相机具有短至纳秒级的快门，超短的门控可以屏蔽背景噪声，提高信噪比。相机内置的高精度时序控制器可以确保相机与脉冲激光器的同步工作，在确定的延迟捕获等离子体信号。相机的变延迟序列扫描功能可以使相机快速拍摄不同延迟时刻的等离子体信号，获得完整的等离子体演化过程。诸多优势展示了TRC411相机在等离子体诊断方面的重要应用价值。 　　免责说明：中智科仪(北京)科技有限公司公众号发布的所有内容，包括文字和图片，主要基于授权内容或网络公开资料整理，仅供参考。所有内容的版权归原作者所有。若有内容侵犯了您的权利，请联系我们，我们将及时处理。 5、解决方案 　　由中智科仪自主研发生产的逐光IsCMOS像增强相机采用高量子效率低噪声的2代Hi-QE以及第3代GaAs像增强器，光学门宽短至500皮秒 全分辨率帧速高达98幅/秒 内置皮秒精度的多通道同步时序控制器，由SmartCapture软件进行可视化时序设置，完全适合时间分辨快速等离子现象。 　　1. 500皮秒光学快门 　　以皮秒精度捕捉瞬态现象，并大幅降低背景噪声。 　　2.超高采样频率 　　逐光IsCMOS相机目前全分辨率下可达98帧，提供高速数据采集速率，同时可提供实验效率。此外设置使用其中16行的区域下，可以达到1300帧以上。 　　3.精准的时序控制 　　逐光IsCMOS像增强相机具有三路独立输入输出的时序同步控制器，最短延迟时间为10皮秒，内外触发设置可实现与激光器以及其他装置精准同步。 　　4. 创新“零噪声”技术 　　得益于单光子信号的准确识别，相机的暗噪声及读出噪声被完全去除。

2015年12月23日，国家重大科学仪器设备开发专项“激光诱导等离子体光谱分析设备开发和应用”项目技术研讨会在长春召开。本次会议由光电院主办，长春工业大学承办，参加会议的其他单位有中国科学技术大学、中国科学院长春光学精密机械与物理研究所、天津理工大学、安泰科技股份有限公司、北京北冶功能材料有限公司和北京国科世纪激光技术有限公司。会议由项目负责人赵天卓副研究员主持，长春工业大学校长张会轩、光电院副院长樊仲维和本项目主要参研人员也出席了本次会议。　　张会轩首先介绍了长春工业大学基本情况，对此类国家重大科研项目的参与表示了鼓励和支持。樊仲维对之前工作简单总结，希望通过项目实施为国家工业发展提供科技支撑，通过合作交流吸引人才，逐步提升团队在国际的知名度，并要求各参研单位对以往的工作进行梳理，对技术方案进行查缺补漏，逐一落实。他肯定了项目组目前取得的成果和进展，希望项目成员单位间能进一步合作，积极扩展更多的应用领域。赵天卓概要汇报了原理样机各阶段的工作进展，包括项目组织架构、文件体系、知识产权、研制接口和设备部件划分等，并对存在问题和下一步工作进行了介绍。项目各合作单位汇报了已完成工作、取得成果和存在问题，项目总师王秋平研究员和各位技术人员就具体的技术细节展开了讨论，提出了意见和建议。　　本次技术研讨会建立了一个信息共享的平台，加深了项目各合作单位之间的交流和沟通，为项目更加顺利的开展提供了保证。

按照国家标准化工作管理规范，中国仪器仪表学会制定满足市场急需、反映先进专业技术水平、具有我国自主知识产权的团体标准。近日，中国仪器仪表学会发布了“拟立项（金属材料分析用激光诱导击穿光谱仪）CIS标准的公示通告”。申请项目名称：金属材料分析用激光诱导击穿光谱仪项目申报单位：杭州谱育科技发展有限公司激光诱导击穿光谱法（Laser-induced breakdown spectroscopy；LIBS）：通过激光烧蚀待分析物质形成等离子体，其中处于激发态的原子、离子或分子向低能级或基态跃迁时，向外发射特定能量的光子，形成特征光谱，进而获得待分析物质的化学成分或其他特性。激光诱导击穿光谱技术以其无须对块状固体样品预处理，快速、无损、可进行多形态分析以及无辐射危害等特点成为近年来研究的热点，可应用于金属材料化学成分分析、煤炭分析、生物样品分析等领域。但当前在金属材料分析领域分析用的激光诱导击穿光谱仪没有明确的标准来规范此类产品性能和使用安全性等重要参数，导致设备性能良莠不齐，致使不同厂商仪器的性能无法进行比较，仪器用户在采购、比较仪器时缺乏科学依据。目前现行的标准中，GB/T 38257-2019规定了激光诱导击穿光谱法的术语和定义、基本原理、试验条件、设备及装置、样品、试验步骤、数据处理和试验报告。为了规范激光诱导击穿光谱仪自身性能的测定方法，统一有关专业术语，制定仪器性能检测的依据，使检测机构、仪器用户及生产厂家在检校激光诱导击穿光谱仪时有统一的标准方法，杭州谱育科技发展有限公司申报制定团体标准《金属材料分析用激光诱导击穿光谱仪》。该标准的制定将助力我国激光诱导击穿光谱及其在金属行业的发展及应用。据查询目前国际上没有相同的国际标准。制定该标准目前不存在知识产权方面的问题。

研究：暴露于中子和伽马辐射的熔融石英和蓝宝石的光学吸收以及同时热退火。图片来源：RHJPhtotos 通过同时和辐照后热退火研究了集成二氧化硅和蓝宝石的辐射诱导衰减 (RIA)。研究人员发现同时辐照热退火和辐照后热退火在二氧化硅和蓝宝石的光学行为方面存在重大差异。 该研究在选择和放置用于开发光学仪器应用(例如聚变或裂变反应堆)的光学材料方面具有广阔的潜力。它还帮助研究人员了解辐射对此类光学材料的影响。 熔融石英和蓝宝石等光学材料中的辐射引起的衰减通过减少核反应堆仪器检查停机的频率，可以显着提高核反应堆的辐射安全和经济性能，从而可以在线监测关键反应堆部件。 激光诱导击穿光谱 (LIBS) 可以通过在反应堆运行时对反应堆冷却剂的化学成分进行光谱研究来识别核反应堆部件的退化。 在适当的操作设置下了解光纤和透镜等光学材料的辐射效应至关重要，因为基于 LIBS 的仪器需要通过这些光学材料传输等离子体发射和高能激光脉冲。 二氧化硅和蓝宝石等普通光学材料具有光学特性，包括衰减和折射率，当暴露于核反应堆中的离子辐射效应时，这些特性会发生变化。 已经对集成二氧化硅和蓝宝石在受到中子和伽马射线照射然后进行热退火时的辐射诱导衰减 (RIA) 和辐射效应进行了多项研究。然而，由于辐照、检查和热退火之间的时间相当长，没有关于光学材料在同时高温和辐射效应下的原位行为的数据。 当前研究中的研究人员使用高羟基含量的 Heraeus Spectrosil 2000 集成二氧化硅 (S2000)、低羟基含量的 Heraeus Infrasil 302 集成二氧化硅 (I302) 和光学类蓝宝石进行了 220 nm 至 1100 nm 的 RIA 测量。这些光学材料在高达 800 C 的后辐照和同时辐照热退火下暴露于中子和伽马辐照下，以观察它们的辐射效应。 二氧化硅和蓝宝石光学吸收的实验装置第一个测量吸收的实验装置包括一个覆盖 220-1100 nm 光谱范围的 Ocean Insight HR4000 光谱仪和一个 Ocean Insight 卤素/氘光源。 第二个实验装置包括一个安装在60 Co 池干管上方的退火炉，用于光学材料的同步和后热退火。 目前的研究在俄亥俄州立大学核反应堆实验室的核反应堆和60 Co 辐照池中进行了辐照。在包含60 个Co 伽马源的圆柱形夹具的帮助下，一个 I302 样品在宾夕法尼亚州立大学辐射科学与工程中心暴露于 10Mrad 的辐照下。 使用具有二氧化硅-氧化铝绝缘的特制碳化硅线圈炉对样品进行干燥和空气中的退火。 这些熔炉被建造成适合60 Co 池和核反应堆干管内，以同时对样品进行热退火和辐照。 在辐照后退火实验中，在每次辐照剂量后将样品加热到指定的温度。 相反，在同时退火的情况下，样品在辐照过程中被连续加热到指定的温度，直到达到列出的剂量。 光学仪器在裂变和聚变应用中的发展潜力该研究展示了同时辐照和热退火的后果以及对光学渐变蓝宝石、I302 和 S2000 的辐射效应。 该团队观察到这些光学材料在同时和辐照后热退火条件下的行为的关键区别。 在 S2000 的情况下，对 n 剂量 1 和 2 进行辐照后 600 C 的热退火将材料恢复到未辐照的形式。在 800 C 时，具有相同剂量的同时辐照热退火样品保留了紫外线范围内的辐射诱导衰减。 在 n-Dose 1 和 n-Dose 2 的同时辐照热退火下，I302 还显示出 220 nm 至 900 nm 之间的平衡辐射诱导衰减光谱，这与 I302 主要恢复的辐照后热退火情况相反退火至 800 C 后变为未辐照状态。 与等效剂量辐照后热退火情况相比，在加热到 800 C 后样品几乎退火到其未辐照状态，蓝宝石在 n-Dose 1 和 2 的同时辐照热退火中显示出可能的平衡辐射诱导衰减范围退火条件。对于该光谱，在 260 nm 处获得了残余吸收峰，而在 300 nm 处获得了增加的吸收峰。 当前研究的最初目标是在高放射性和热环境中支持基于 LIBS 的仪器，以承受显着的辐射效应。 比较作为样品的光学材料的吸收光谱表明，S2000 是实现基于 LIBS 的仪器的最理想材料，最高退火温度为 800 C，中子注量为 1.7 x 10 17 n。厘米-2。 在 532 nm 和 1064 nm 的相关 LIBS 波长下，S2000 仅显示边缘辐射引起的衰减。在同时辐照热退火下，I3O2 产生了高达 900 nm 的相当大的辐射诱导衰减，这可能会限制 532 nm 的 LIBS 激光器。 与报道的 S2000 中没有明显的辐射诱导衰减相比，蓝宝石在 532 nm 或 1064 nm 处没有表现出同时辐照热退火的辐射诱导衰减。UV 范围内的残余辐射引起的衰减峰可能会干扰 LIBS 等离子体光谱。 参考BW Morgan、MP Van Zile、CM Petrie、P. Sabharwall、M. Burger、I. Jovanovic，暴露于中子和伽马辐射下的熔融石英和蓝宝石的光学吸收以及同时热退火。2022.核材料杂志。

近期，中国科学院上海光学精密机械研究所信息光学与光电技术实验室在基于激光诱导击穿光谱的中药重金属定量检测方面取得进展，研究团队利用纳米金增强和稀有气体吹扫相结合的方法提高了中药重金属汞元素定量检测灵敏度。相关研究成果以“High-sensitivity analysis of mercury in medicinal herbs using nanoparticle-enhanced laser-induced breakdown spectroscopy combined with argon purging”为题，发表于Journal of Analytical Atomic Spectrometry。激光诱导击穿光谱技术（Laser-induced breakdown spectroscopy, LIBS）是一种原子光谱分析技术，具有样品制备简单、可实时检测、检测速度快、多元素同时检测等优点，被称为元素分析领域的“未来巨星”。当采用LIBS检测中药残留重金属元素时，激光诱导等离子中汞原子的复合速率远高于其他原子，且空气中的氧气会引起汞特征谱线Hg Ⅰ 253.65nm上能级的猝灭，导致汞元素检测灵敏度远低于其他重金属元素。图1 纳米金增强LIBS结合稀有气体吹扫检测过程示意图图2 滴加在中药表面的纳米金液滴 (a)表面未处理，干燥前；(b)表面未处理，干燥后；(c)超疏水处理，干燥前；(d)超疏水处理，干燥后研究团队利用激光与纳米金颗粒作用过程中纳米金内部传导电子震荡和表面等离子激元共振特性，通过在中药样品表面沉积一层纳米金颗粒，提高了激光诱导等离子辐射光谱强度；通过对中药表面进行超疏水处理，优化了纳米金沉积过程，抑制了“咖啡环效应”，提高了光谱信号稳定性；在此基础上采用氩气吹扫样品表面，为等离子演化过程创造无氧环境，进一步提高了等离子辐射光谱强度。实验结果表明，采用纳米金增强结合氩气吹扫后，汞元素特征谱线强度提高6.19倍，检测灵敏度提高9.73倍。图3 纳米金增强结合稀有气体吹扫前后中药样品在253.0-254.0 nm范围内的激光诱导击穿光谱（扣除背景光谱）图4 中药汞元素定量分析校准曲线 (a)LIBS (b)纳米金增强LIBS结合氩气吹扫

激光诱导击穿光谱（Laser Induced Breakdown Spectroscopy,简称LIBS）是一种原子发射光谱。它利用高能量聚焦脉冲激光光束激发样品表面，对产生的原子光谱进行分析得到对应元素成分及含量。是一种快速、定性的分析手段。随着激光器以及光谱仪小型化技术的发展，轻便的手持LIBS光谱仪成为现实。其优势在于能将精密的分析仪器带到生产的一线，主要用于铁基、铝基、铜基、镍基等金属合金材料的现场牌号鉴别及合金元素成分的快速鉴定。手持LIBS光谱仪能对生产过程进行高速，高效的监控，完善企业质量管理体系，提高生产效率，是工业生产过程中的一个不可或缺的环节。 手持式LIBS激光诱导击穿光谱仪，它利用高能量聚焦脉冲激光光束激发样品表面，对产生的原子光谱进行分析得到对应元素成分及含量。是一种快速、定性的分析手段。随着激光器以及光谱仪小型化技术的发展，轻便的手持式光谱仪成为现实。其优势在于能将精密的分析仪器带到生产的一线，主要用于铁基、铝基、铜基、镍基等金属合金材料的现场牌号鉴别及合金元素成分的快速鉴定。手持LIBS光谱仪能对生产过程进行高速，高效的监控，完善企业质量管理体系，提高生产效率，是工业生产过程中的一个不可或缺的环节。 手持式LIBS激光诱导击穿光谱仪，其工作原理是利用脉冲激光产生的等离子体烧蚀并激发样品中的物质，并通过光谱仪获取被等离子体激发的原子所发射的光谱，以此来识别样品中的元素组成成分，进而可以进行材料的识别、分类、定性以及定量分析。LIBS作为一种新的材料识别及定量分析技术，既可以用于实验室，也可以应用于工业现场的在线检测。在检测领域中，传统的原子吸收和发射光谱仍然占据主导地位，但其存在试剂消耗量大、检测元素受限，不能便携，难用于现场检测等缺点。由于LIBS技术具有快速直接分析，几乎不需要样品制备，可以检测几乎所有元素、同时分析多种元素，对样品表面风化、尘土层形成清洁，可实现逐层分析且可以检测几乎所有固态样品，远距离探测，适用于现场分析等，因而LIBS弥补了传统元素分析方法的不足，尤其在微小区域材料分析、镀层/薄膜分析、缺陷检测、珠宝鉴定、法医证据鉴定、粉末材料分析、合金分析等应用领域优势明显，同时，LIBS还可以广泛适用于石油勘探、水文和地质勘探、冶金和燃烧、制药、环境监测、科研、军事及国防、航空航天等不同领域的应用。

成果名称 激光诱导击穿-拉曼光谱分析仪（LIBRAS） 单位名称 四川大学生命学院分析仪器研究中心 联系人 林庆宇 联系邮箱 lqy_523@163.com 成果成熟度 □研发阶段 &radic 已有样机 □通过小试 □通过中试 □可以量产 合作方式 □技术转让 □技术入股 □合作开发 &radic 其他 成果简介： 台式LIBS(左)、便携式LIBS（右） 手持式LIBS 技术背景 作为一种激光光谱分析技术，同其他光谱分析技术相比较而言，激光诱导击穿光谱（简称，LIBS）技术具有诸得天独厚的优势，特别是分析速度快，无需样品前处理，多元素同时分析以及所有元素都可测定等优势，这些优势都已经使LIBS技术逐渐成为一种非常流行的元素分析手段，在冶金地质、航空航天等众多应用领域也逐渐得到尝试性的使用。基于上述技术优点，本中心开发了激光诱导击穿光谱系列仪器，包括：台式LIBS系统，便携式LIBS仪器以及手持式LIBS分析仪，相关仪器的样机已展开多次的优化升级，实现了LIBS仪器的国产化突破。但是，虽然LIBS技术有上述众多优点，但是该技术本身却只是一种原子发射光谱技术，利用该技术也只能对被分析样品进行元素分析，获取被分析物质单一的元素构成信息，不能得到相关组成元素的结构信息，因此，利用单一的LIBS技术无法对样品进行全面系统的检测分析。而在地质勘探、石油录井等实际应用需求中，往往不仅仅要求对组成样品的元素进行分析，更重要的是要获取被分析物的结构信息，特别是关于地层岩石的岩性、结构以及矿物种类的综合信息，在这一点上，单纯靠LIBS技术肯定是无法实现的。因此，开发出一种即可实现元素分析，又同时可实现结构鉴定的快速原位光谱分析技术就显得十分重要。 Raman光谱作为一种非破坏性的光谱分析技术，是很具吸引力的。该技术利用低能量激光作用于样品表面，通过接收物质所产生的散射光谱，知道物质的振动转动能级情况，从而可以鉴别物质结构、分析物质的性质。Raman光谱技术可以提供快速、简单、可重复、且无损伤的定性定量分析，它无需样品准备，样品可直接通过光纤探头测量，一次可以同时覆盖50-4000波数的区间，可对有机物及无机物进行分析。因此，Raman光谱技术和LIBS技术从仪器构成、光路设计到结果分析等方面都有着诸多相同或相似之处，将这两种技术结合在一起，开发出可同时得到原子光谱、分子光谱的激光光谱分析系统将有非常广阔的应用潜力。 仪器先进性 LIBRAS仪器可用于分析样品的原子光谱与分子光谱的原位同时分析测量，在获得同一微区位置元素组成信息的同时可以得到分子结构的相关信息，为进一步了解物质结构的微观世界提供了强有力的工具。该仪器作为国家重大科学仪器设备开发专项的自主研发成果，不仅填补了国内技术和行业的两项空白，更一举填补了风冷型高能激光系统的世界空白。目前市场上能够同时获取原子和分子信息的测量仪器十分有限，LIBRAS仪器的成功研制将进一步引领科学仪器的发展方向。 LIBRAS仪器实现了激光诱导击穿光谱与拉曼光谱联用技术从理论方法到产品实践的跨越，创造性地将常规联用技术中的激光单脉冲能量进行了数量级的提升。该仪器是世界首款整机系统高度集成且无需水冷装置的多功能联用仪器。而且，仪器的体积小，体重轻，结构紧凑，性能参数卓越。LIBRAS仪器能够更好地服务于地质、生物医学及环境污染监测等多个领域，为相关产业提供有效的原位快速分析新装备，降低分析成本，提高生产效率，彰显了该仪器广阔的市场前景及应用空间。 仪器关键技术研发 1. 独特的光学设计。采用一套光学系统，实现两种不同波长激发的两种不同类型信号的获取，光学系统内无任何移动镜片组件，结构稳，性能强。 2. 创造性的高能风冷脉冲激光系统。采用自主研发风冷脉冲激光器作为LIBS光源，单脉冲能量100 mJ，整机无需水冷，体积紧凑。 3. 创造性的实现高能激光器的低压低功耗供电。激光器可采用锂电池供电，使仪器的便携化成为可能。 性能指标 光斑尺寸：LIBS光路100 µ m；Raman光斑20 µ m；分析距离：40 mm LIBS部分：激光波长1064 nm；脉冲激光能量100 mJ；激光频率1 Hz（可联系激发）；脉冲宽度8-10 ns；光谱接收范围：可全谱接收（200-800选配）； Raman部分：激光波长532nm；能量 20 mW；光谱接收范围：540-750 nm（选配） 应用前景： LIBRAS技术是LIBS技术的提升和扩展。由于Raman光谱可以用来研究分子的振动和转动情况，提供物质内部的结构信息，各种简正振动频率及有关振动能级的情况，但在物质所含元素，尤其是次要元素和痕量元素的检测方面，能力及其有限。而在油气开采、地质勘探、冶金、电力生产、环境卫生和深空探测等领域，如果既要检测物质中的主要、微量和痕量元素，也要知晓物质中分子组份和结构信息，单独的Raman技术，以及其他的现有光谱检测技术（比如，电感耦合等离子体发射光谱法、X射线荧光光谱法、气相色谱分析法等）都不能完成任务，只有把LIBS技术和Raman技术有机结合起来才能满足此要求。 以油气开采为例：在录井现场完成分析，可以快速的做出解释评价，及时为勘探开发的的决策提供依据，减少了钻井现场等措施的时间，避免决策的失误。通过应用该技术，提高录井解释符合率上升10%以上，每年减少10%试油工作量，仅西南油气田每年可以节约勘探成本5-6亿元人民币。在国内外油气田推广应用，每年可以节约勘探开发成本50-60亿元人民币。降低油气勘探开发成本，扩大油气开发规模，为国民经济的持续发展做贡献。除此以外，例如在冶金、地质等领域，亦可以带来相当巨大的经济效益。 知识产权及项目获奖情况： 专利1：单脉冲激光源的双波长同轴激光诱导击穿-脉冲拉曼光谱联用系统及方法（发明专利，已提交）； 专利2：激光诱导击穿光谱与拉曼光谱联用仪自动化测控系统（发明专利，已提交）； 专利3：激光诱导击穿/拉曼光谱联用分析仪（外观专利，已提交）； 其他：LIBRAS仪器入选&ldquo 2014中国科学仪器与分析测试行业十大新闻&rdquo 。

激光诱导击穿光谱技术（LIBS）又称激光诱导等离子体光谱，是一种基于原子发射光谱法的元素分析技术，在多元素分析、实时快速原位检测等方面具有突出优势，并且在痕量物质定性定量分析领域具有重要的应用前景。目前该技术已在深空深海探测、地质勘探、生物医药，以及环境监测等众多领域得到广泛应用。但在普遍应用中，LIBS技术面临信号波动大、光谱强度低、信噪比差、探测灵敏度低等不利因素。瞬态光学与光子技术国家重点实验室汤洁研究员课题组近年来开展了激光等离子体光谱研究领域的技术攻关。放电辅助增强策略可实现大幅度的激光等离子体光谱增强。然而，D-LIBS在放电时电能消耗过大，同时从交变电压和电流中产生电磁脉冲，这不可避免地导致能源浪费和环境污染相关问题。2023年2月份，瞬态光学与光子技术国家重点实验室汤洁研究员课题组与Vassilia Zorba教授团队合作共同提出一种离子动力学调制方法，对克服传统放电辅助LIBS技术（D-LIBS）放电能耗大、安全风险高、环境危害大等不利因素，同时提高分析灵敏度具有显著改善效果。该项工作借助于这种方法，合理优化电极配置，有序调控放电模式，在有效增强光谱信号强度的同时，大幅降低放电能耗。然而，这一方法在液态样品的探测中受液相对放电过程的干扰导致LIBS信号波动大，影响探测光路甚至无法探测，极大阻碍了放电辅助LIBS（DA-LIBS）在液态样品中痕量物种定性或定量分析方面的应用。近日，针对放电辅助LIBS在液态样品探测中面临的关键技术性难题，该团队提出了DA-LIBS结合滤纸采样的方法，促进等离子体中更多的物质被持续加热、电离，致使其寿命从几微秒延长至近百微秒，等离子体光谱强度增加1–2个数量级，滤纸均匀采样巧妙克服了液相干扰放电过程及信号稳定性差等不利因素，显著增强激光烧蚀样品的稳定性，等离子体光谱信号稳定性得以提升33%。凭借显著的光谱增强效应，痕量Ca、Ba元素检出限降低至ppb量级（ 1ppb=10-9=十亿分之一），相比于传统单脉冲LIBS，检出限降低近2个数量级。相比于其他LIBS增强技术（如双脉冲LIBS），该方法不仅享有同等高水平的探测灵敏度，还具备低成本、低能耗、装置简易等优势，将在环境与生态废油污染监测中，对污染物质的溯源，以及预防措施的制定，展现出巨大的应用潜力和价值。图片来源于中国科学院西安光学精密机械研究所该项研究成果发表于分析化学领域顶级期刊 Analytical Chemistry（Nature Index 收录，IF：8.0）。

第三届中国激光诱导击穿光谱学研讨会(第一轮通知) CSLIBS -2013, 广州 时间：2013年3月22至24日 地点：广东广州五山华南理工大学 主办：中国光学学会环境光学与技术专业委员会 承办：华南理工大学 　　会议宗旨 　　近年来，LIBS技术研究及其应用在我国得到了迅速的发展，无论是在新机理的探索、新技术研发，还是在现有技术实用化等方面均取得了很大的成绩，尤其是在2011年第一届"CSLIBS2011-青岛"和2012年第二届"CSLIBS2011-合肥"的推动下，LIBS技术在电力、石油、冶金、食品安全和环境监测等各个领域的应用取得了显著进展。 　　为进一步促进激光诱导击穿光谱(LIBS)技术的应用与交流，提高LIBS技术在我国的研究水平，交流近期取得的研究成果，共同研讨我国LIBS研究发展的对策,并为2014年在北京召开的第8届国际LIBS会议做准备，由华南理工大学承办的"第三届中国激光诱导击穿光谱学研讨会 - CSLIBS'2013"定于2013年3月22日至2013年3月24日在广州华南理工大学召开。此次会议已得到国内外同行的高度关注，将有多名国外LIBS领域著名专家参会。同时也将邀请国内外与LIBS相关的仪器设备公司举办最新产品展览会。 　　征文范围 　　l LIBS基础： 　　激光等离子体基础(Fundamental of laser-induced plasma) 　　-激光烧蚀和激光等离子体物理(Physics of laser ablation and laser-induced plasma) 　　-激光等离子体光谱及其诊断(Diagnostics and spectroscopy of laser-induced plasma) 　　- LIBS技术及装置的发展：过去、现在和未来(Instrumentation development of LIBS: the past, the present, and the future) 　　-LIBS数据处理和化学计量学(LIBS data processand Chemometrics) 　　- LIBS定量分析评价(Quantitative analytical performance assessment) 　　lLIBS应用 　　专业设备研发及其应用(Applications and specific instrument development) 　　- 环境领域(Environment) 　　- 工业领域(Industrials) 　　- 极端环境：太空、海洋、军事、核环境(Detections in extreme conditions：space, ocean, military, nuclear…) 　　- 有机物和生物学(Organic and biomedical) 　　- 其他领域(other areas) 　　会议形式 　　根据会议学术委员会多次商议，此次会议将更注重学术效果，主要采用如下模式安排会议内容： 　　1、基础短训班 　　邀请国内外LIBS领域的著名专家，就LIBS技术相关理论基础进行专题讲座： 　　对象：研究生和交叉学科的LIBS应用者 　　课程： 　　1)LIBS物理基础 　　2)LIBS发射光谱 　　3)LIBS仪器设备 　　4)数据处理 　　2、大会主题报告 　　由国内外LIBS主要研究单位报告近一年中的最新研究进展与发展趋势 　　3、学术交流 　　将全部采用poster形式，安排专门单元进行充分研讨，并进行评选奖励最佳poster报告活动(以鼓励和表彰青年学者和研究生为主) 　　4、其他形式 　　如学术沙龙等，主要安排青年学者和研究生进行学术交流，特邀资深专家进行指导。 　　投稿及其他信息 　　会议网址：http://www.scut.edu.cn/CSLIBS2013/ 　　参会报名与论文提交邮箱地址：CSLIBS2013@scut.edu.cn 　　参会报名与投稿截止日期：3月1日 　　参会费用： 　　由于参会人员的不断增加，为保证会议的顺利进行，本次会议将酌情收取会务费： 　　短训班：300元/人 　　会务费：600元/人 　　会议日程 　　3月21日参加短训班人员报到 　　3月22日上午、下午 　　短训班 　　参会人员报到 　　晚上：学术沙龙 　　3月23日上午：开幕式，大会报告 　　下午： poster研讨 　　晚上：珠江夜游 　　3月24日上午：大会报告 　　下午：专题研讨 　　会议地点 　　广东广州五山华南理工大学逸夫人文馆 　　住宿 　　广东广州五山华南理工大学西湖苑、学者楼 　　会议语言 　　中文、英文 　　(为了做好LIBS2014的预演，CSLIBS 2013鼓励用英语准备ppt和poster) 　　联系方式 　　地址：广东广州五山华南理工大学电力学院, 510640 　　联系人：姚顺春(13925150807)，李军(15989024816)，张博(13580339824)， 　　E- mail :CSLIBS2013@scut.edu.cn

2008年10月21日，上海凯来实验设备有限公司成功地完成了清华大学BP清洁能源研发与教育中心的激光诱导击穿光谱仪(LIBS)的安装调试工作。目前这套Spectrolaser 4000 Target LIBS系统标配有532nm激光源，*能量为1064nm，300mj，4通道光谱仪，CCD检测器，内置图像2维扫描系统，将协助该中心进行煤炭领域的研究工作，最终目标将在煤矿，发电厂等企业实现在线快速分析，这标志着中国在煤炭的元素分析领域将掌握一种崭新的分析手段。 　　 清华大学BP清洁能源研发与教育中心的激光诱导击穿光谱仪(LIBS) 　　 LIBS应用专家讲解中 　　 激光源导出系统实验 　　 在大气环境中激发效果 　　 外置激光源空气中测试名片中元素含量的实验 　　 标煤(GBW111 O2i) 　　 标煤(GBW111 O2i)LIBS 图谱1 　　 标煤(GBW111 O2i)LIBS 图谱2 　　标煤(GBW111 O2i)结果显示，该样品煤中含有Si, Fe, N, Ti, C, Mg, Ba, Na, Sr, K, Ca, O、H、Al等多种元素，其中总S含量为33.51%(偏差为0.18%)，挥发性硫含量为24.92%(偏差为0.29%)，C含量为49.83%(偏差为0.35%)，H含量为2.98%(偏差为0.14%),N含量为0.90%(偏差为0.03%)，完全符合标准。 　　传统的煤分析方法不仅样品前处理复杂，实验操作步骤冗长，而且用户需要大量的经费用于购买不同的仪器和试剂。然而，利用LIBS进行煤炭分析，样品制备简单，用户仅需短短二十秒，即可轻松的从软件中准确读出样品的所有元素以及各元素的含量。因此，LIBS的出现大幅度提高了实验人员的工作效率，节约了成本。 　　煤炭分析背景资料 　　煤炭是我国国民经济发展的物质基础，煤炭企业生产的煤炭产品不仅要在数量上满足国民经济各物质生产部门的生产和人民群众的生活需要，而且也要在质量上满足不同用户的使用要求。 　　长期以来，我国煤炭供需关系总的来讲一直比较紧张，只要将煤炭从地下采出，销售就不成问题，这在一定程度上也淡化了人们的质量意识。但发展到今天，煤炭质量问题己引起越来越多用户的高度重视，对煤炭企业提出了严峻的挑战。从目前煤炭市场情况看，煤质不好，不仅价格较低，而且煤炭的利用率较低，浪费严重。据统计，我国煤炭平均利用率约在30%左右。一般来说煤炭燃烧时，煤质越差，热损失越多，热效率也就越低，耗煤数量也越多。如普通锅炉使用灰分为4O%的原料煤与使用灰分为90%的原料煤相比，热效率至少相差10%。可见，由于煤质不好或供煤品种的不对路，其浪费是惊人的。 　　同时，我国每年因燃煤而产生的硫的氧化物和氮的氧化物的总量在1000万t以上，这些有害的酸性气体排入大气后，在一定的条件下与雨水一起再降到地面。相当于从空中降下2000多万t强酸，对环境污染很大，特别是烟煤中所含苯并芘对人体危害*，其浓度每增加百万分之一，癌发率上升5%。由上可见，提高煤炭质量，不仅可以达到节约煤炭，降低用户生产成本的目的，而且有利于环境的保护，减轻煤炭利用对环境的污染。 　　为了严格控制煤炭的质量，1987年，国家标准局发布《煤质分析试验方法一般规定》(GB/T 483-1987)。其中包括：煤的元素分析方法 煤中碳和氢测定方法电量—重量法 煤中全硫的测定方法 煤中各种形态硫的测定方法 煤中磷的测定方法 煤中砷的测定方法 煤中氯的测定方法 煤中氟的测定方法 煤中锗的测定方法 煤中镓的测定方法 煤灰中钾、钠、铁、钙、镁、锰的测定方法(原子吸收分光光度法) 煤中铬、锡、铅的测定方法 煤中铀的测定方法 煤中钒的测定方法 煤中硒的测定方法 煤中汞的测定方法等等(详见GB/T 483-1987)。 　　传统的方法不仅样品前处理复杂，实验操作步骤冗长，而且用户需要大量的经费用于购买不同的仪器和试剂。然而，利用LIBS进行煤炭分析，样品制备简单，用户仅需短短二十秒，即可轻松的从软件中准确读出样品的所有元素以及各元素的含量。因此，LIBS的出现大幅度提高了实验人员的工作效率，节约了成本。 　　 实验室留影1 　　 技术交流会议合影留念 　　LIBS 技术背景介绍 　　激光诱导击穿光谱仪(LIBS)，无论是在样品制备、检测元素及分析时间上都明显优异于传统分析技术。其基本原理是使用高能量激光光源在分析材料表面形成高强度激光光斑(等离子体)，使样品激发而发光， 通过检测系统对激发光信号的分析从而对待测样品元素进行定性和定量分析。 　　早在1961年，相关技术的论文已发表在了Brech上，但由于当时的激光发射器造价较高，实际生产的应用并不多见。随着激光发射器的商业化，LIBS已经逐渐应用在各行各业：环境：土壤，微粒，沉积物 材料分析：金属，矿渣，塑料，玻璃、煤炭 法医和生物医学：牙齿，骨头 计量学：硅晶片，半导体材料 生物学研究：植物，谷物 国防和军事：爆破，生化武器 艺术品修复和保存：颜料 宝石学和冶金术：贵金属，宝石。 　　上海凯来拥有一支理论知识扎实和实践经验丰富的团队，秉承着为客户提供完善技术服务的理念，与清华大学BP清洁能源研发与教育中心合作开发LIBS在煤炭领域中的应用。此次合作也对LIBS技术的肯定，欢迎任何对此技术方法感兴趣的分析工作者一起探讨，同时我们可以提供测试服务。相信在不久的将来，LIBS将具有广阔的市场前景。

近日，大连化物所储能技术研究部（DNL17）李先锋研究员、郑琼副研究员团队和燕山大学唐永福教授团队合作，在钠/锂离子电池电极储能机理研究方面取得新进展。　　近年来，钠离子电池作为研究热点得到了国内外广泛关注，取得了快速发展。研究发现，具有较高Na+储存性能和循环稳定性的电极材料，对于提高钠离子电池的能量密度和倍率性能十分重要。 本工作中，研究团队设计了一种珊瑚状的FeP复合材料，该材料可锚定FeP纳米颗粒，并将其均匀分散在氮（N）掺杂的三维（3D）碳骨架（FeP@NC）上。珊瑚状FeP@NC复合材料具有较短的电荷转移路径和较高的导电氮掺杂碳网络，可显著改善复合材料的电荷转移动力学。同时，由于FeP纳米颗粒周围具有高度连续的N掺杂碳骨架和弹性缓冲的石墨化碳层，基于FeP@NC复合材料的钠离子电池（SIB）表现出优异的倍率性能和循环性能，在10A/g下经10000次循环后其容量保持率为82.0%。　　更为重要的是，针对循环过程中电池容量逐渐上升的现象，研究团队结合电化学研究和原位电镜表征分析，证实了一种独特的颗粒细化在循环过程中提高容量的作用机制，这种容量提升效果在小电流下表现得更为显著。研究表明，均匀分布在氮掺杂碳基体上的FeP纳米颗粒，在第一个循环中经历了细化-复合过程，经过数次循环后呈现出全区域细化的趋势，这种细化对周围的非晶碳产生强烈的吸附作用，引起复合材料石墨化度和界面磁化强度逐渐增加，为Na+的存储提供了更多的额外活性中心，进而提高了循环容量。这种容量提升机制也可以扩展到锂离子电池（LIBs）。研究发现，在10A/g下，经5000次循环后，基于FeP@NC复合材料的LIBs的容量保持率为90.3%，超过了已报道的FeP基复合材料的容量保持率。　　该研究提出了一种在循环过程中经颗粒细化诱导提高电池容量的新策略，为设计高性能的SIBs/LIBS负极材料提供了新思路。　　相关成果以“A Coral-Like FeP@NC Anode with Increasing Cycle Capacity for Sodium-Ion and Lithium-Ion Batteries Induced by Particle-Refinement”为题，发表在《德国应用化学》（Angew. Chem. Int. Ed.）上。该工作的第一作者是大连化物所DNL17博士研究生王灿沛。上述研究工作得到国家自然科学基金、中科院青年创新促进会等项目的资助。　　文章链接：https://doi.org/10.1002/anie.202110177

p 　　2018年8月31日，教育部公布了《关于2018年度高等学校科学研究优秀成果奖(科学技术)通用项目/候选人形式审查结果的公示》。推荐工作截止后，累计收到高校、专家推荐或提名的项目与候选人共计1266项，经审查合格的有1069项，《激光诱导击穿光谱(LIBS)定量化技术及应用》位列技术发明奖候选名单。 /p p style=" text-align: center " strong 激光诱导击穿光谱(LIBS)定量化技术及应用 /strong /p p 主要完成单位： strong span style=" color: rgb(255, 0, 0) " 清华大学 /span /strong /p p 　　激光诱导击穿光谱(LIBS)具有实现在线或原位分析的优势，被称为化学分析的“未来超级巨星”，是光谱分析领域的重点研究方向。但长期受测量不确定性较高和测量误差较大这两大关键瓶颈的制约，一直未能实现精确定量化，也未实现大规模商业化应用。本项目通过研究LIBS测量过程中不确定性及测量误差的产生机理及抑制机制，发明了一系列提高LIBS定量化性能的方法，在不增加系统复杂性和成本条件下，实现了精确定量化，并在应用中得到了证实，为LIBS大规模商业化奠定了技术基础。 /p p 　　项目的主要发明点包括：1、揭示了光谱信号不确定性产生的机理，明确提出降低测量不确定性的主要机制是降低收光系统观测到的待测元素总粒子数密度波动的影响，并发明了等离子体调制技术和光谱标准化方法，分别通过调节等离体子的演化过程以产生稳定核心测量区域和把光谱强度折合到标准状态以减少等离子体特性参数波动对测量的影响，从而提高测量可重复性。在煤炭或金属样品的应用中，等离子体调制技术可以把原始谱线强度的相对标准差(RSD)降低近20%，而经过光谱标准化方法后的RSD则比目前常用的光谱面积归一化方法降低了近4倍。2、发明了基于主导因素偏最小二乘(PLS)定标方法：利用基于物理模型的主导因素对测量过程中能够利用物理规律描述的部分进行建模，然后利用基于统计学方法的偏最小二乘方法(PLS)对尚不能用物理规律描述的过程及不确定过程进行残差修正，克服了传统物理模型和统计学模型各自的缺陷，提高了测量准确度。在金属样品的测试中，其预测均方根误差比常规PLS模型相对下降近2.5倍，并扩大了模型的适用范围。3、提出定量化新思路，发明了基于自适应数据库的光谱辨识技术：建立包含光谱强度和不确定性的数据库，并判断待测样品光谱是否来自于库中样品 对确定是库内的样品直接读取浓度信息，而对新样品则预测浓度并更新数据库，使新样品变成老样品，从而解决测量重复性问题。在煤炭样品测试中，辨识正确率达100%，所有样品测量结果100%可重复。 /p p 　　本成果专利以许可或转让方式通过美国TSI、国电科学技术研究院等国内外多个公司获得成果转化，在LIBS领域首次实现中国专利技术向发达国家领头企业逆向输出。成果已在煤质分析、金属分析、水泥生料在线控制方面得到了应用，测量重复性和准确性显著优于国内外同类技术，并为社会创造经济价值1.2亿元，推动了LIBS技术以及相关应用领域的进步。2017年，经中国仪器仪表学会组织，由包括金国藩、张玉奎、尤政、顾大钊等四位院士的鉴定委员会鉴定：“在国际上率先突破了LIBS测量不确定度高和准确性差这两大瓶颈的制约，形成了一套LIBS精确定量化技术 创新程度高，在LIBS定量化技术上取得了突破性进展，整体处于国际领先水平”。本项目成果累计发表SCI论文39篇，WOS核心集他引640次。授权发明专利22项(1国际专利)，总专利转让金额近1500万元(含200万美元外汇)。获2017中国仪器仪表学会科学技术奖一等奖、第九届国际发明展览会金奖。 /p

p 　　 strong 仪器信息网讯 /strong 2018年3月24日，第六届中国激光诱导击穿光谱技术研讨会（CSLIBS 2018）在西安交通大学召开。CSLIBS 2018由中国光学工程学会激光诱导击穿光谱专业委员会主办，西安交通大学承办，西安电子科技大学、中国科学院西安光学精密机械研究所协办。来自科研院校的专家学者以及相关企业、仪器设备公司的200多位代表参加了此次会议。 /p p style=" text-align: center " img title=" 会场1.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201803/insimg/1933c015-4973-48a8-b006-9a706065852b.jpg" / /p p style=" text-align: center " img title=" 会场1.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201803/insimg/c154933b-bdb3-4f0f-906b-0a9b6ae69a4b.jpg" / /p p style=" text-align: center " CSLIBS 2018会议现场 /p p 　　会议举行了简短的开幕式，激光诱导击穿光谱专业委员会副主任陆继东、西安交通大学能动学院副院长赵亮分别致欢迎辞，西安交通大学王珍珍教授主持开幕式。致辞中，陆继东副主任表示，本次会议有许多热爱激光诱导击穿光谱的老朋友，也有非常多的来自各个领域的新朋友，会议将以“能源动力”为主题展开广泛的交流。赵亮副院长介绍了西安交大能动学院的概况，以及学院开展激光诱导击穿光谱研究工作的情况。二位都预祝此次会议取得圆满成功和丰硕成果。 /p p style=" text-align: center " img title=" 陆继东1.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201803/insimg/6ef00b4f-e892-4c39-92f8-b7c0abd03bc2.jpg" / /p p style=" text-align: center " 激光诱导击穿光谱专业委员会副主任陆继东 /p p style=" text-align: center " img title=" 赵亮.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201803/insimg/43ee6863-9b89-459e-a932-5629c18ce2e5.jpg" / /p p style=" text-align: center " 西安交通大学能动学院副院长赵亮 /p p style=" text-align: center " img title=" 王珍珍.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201803/insimg/193a7e27-6135-44a0-8235-80e411cb9525.jpg" / /p p style=" text-align: center " 西安交通大学王珍珍教授 /p p 　　激光诱导击穿光谱(Laser Induced Breakdown Spectroscopy，LIBS)利用激光功率密度非常高的特点，与物质(气体、固体、液体)直接相互作用，从而产生高温等离子体，待测元素在高温等离子体中激发或电离，根据特征谱线进行定性分析，根据特征谱线的强度进行定量分析。LIBS具有不需要样品准备、多元素同时检测、测量速度快、可远程非接触测量、系统结构组成简单等诸多优点，因此，在2004年的一篇综述文章中，世界著名的光谱分析专家James Winefordner博士称之为化学分析技术的“未来之星”。 /p p 　　不过，LIBS是一个优点与缺点都非常明显的分析技术。由于受不可控的激光-物质(无法通过样品准备进行精确控制)相互作用的影响，加上其后的激光-等离子体(由激光烧蚀产生)、等离子体-环境气体、等离子体-激波(由等离子体快速碰撞产生)之间相互作用过程中受多种不确定因素的影响，导致LIBS系统信号测量不确定度较高，可重复性精度较差；受基体效应的影响，测量误差也相对较大。 /p p 　　所以，关于对LIBS的看法也有着很多不同的声音，看好、不看好都有。对此，上海交通大学俞进教授和清华大学王哲教授都曾说到，LIBS在短短的时间内吸引了大量学者和工业界人士的关注，是因为LIBS能够解决其他技术不能解决的问题。而对于LIBS能不能用的问题，二人如此说到，“LIBS肯定能用，但不能用在所有地方，让LIBS做自己能做的事情！” /p p 　　如此，也意味着在今后一段时间内，LIBS还需要进行大量的机理、数据处理、应用研究，积极和其他仪器配合，开发商业化定量分析技术......，虽然这个过程可能会有点长，但是对于推动LIBS技术发展、实现其大规模商业应用来说，这些都是非常重要的。 /p p 　　CSLIBS 2018为期两天，在第一天，西安交通大学严俊杰教授、西安电子科技大学邵晓鹏教授分别做主题报告。 /p p style=" text-align: center " img title=" 严俊杰.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201803/insimg/d95b2f75-d32a-4885-ace5-50ca466d7c57.jpg" / /p p style=" text-align: center " 西安交通大学严俊杰教授 /p p style=" text-align: center " 报告题目：燃煤电站调峰过程的能耗和环保性能理论研究 /p p 　　实现灵活运行、深层次节能减排是燃煤发电行业发展面临的机遇与挑战，提升燃煤电站调峰过程的能效、速率并降低排放是重点、难点、热点问题。针对这一关键问题，严俊杰教授研究团队进行了10 余年的持续研究，建立了燃煤发电机组全厂瞬态模型，通过研究燃煤机组变负荷瞬态过程中热工控制与热力系统的耦合匹配特性，获得了燃煤发电机组瞬态过程能耗特性，揭示了节能机理；研究了通过热力系统与热工控制耦合匹配实现机组变负荷速率提升的基础理论问题，并利用LIBS等分析技术定量分析了灵活运行对机组排放特性的影响规律。 /p p style=" text-align: center " img title=" 邵晓鹏.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201803/insimg/c50b36f6-5bcb-48bb-8e2d-97376cbd5fdc.jpg" / /p p style=" text-align: center " 西安电子科技大学邵晓鹏教授 /p p style=" text-align: center " 报告题目：计算成像技术及应用 /p p 　　传统光学成像技术由于受到物理上的限制，在探测距离、成像分辨率与视场等方面存在着矛盾。为了实现更高、更远、更小的要求，引出计算成像技术的概念。邵晓鹏教授通过对计算成像技术的深入分析，对其数学问题和物理机制进行了深入的探讨。并重点讨论了计算成像技术的发展，分别介绍了多孔径成像技术、散射成像技术、编码成像技术、偏振成像技术以及光声成像技术等，并针对SWaP 的要求，提出了基于全局优化全新的光学系统设计思路。最后，针对人工智能技术在光电系统中的应用，阐述了超分辨率重建技术和TLD目标跟踪技术，并对计算成像技术的发展进行了总结与展望。 /p p 　　与上届研讨会有所不同的是，在CSLIBS 2018的第一天进行的报告中，LIBS应用研究的内容有一定的增加。部分报告内容如下： /p p style=" text-align: center " img title=" 陆继东.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201803/insimg/31830c05-8e65-4200-a9c8-6f8caba604aa.jpg" / /p p style=" text-align: center " 华南理工大学陆继东教授 /p p style=" text-align: center " 报告题目：能源转化过程对于光学测量的需求和LIBS 技术的可能潜力 /p p 　　以煤炭为首的化石能源以及生物质能的转化是一个复杂的物理化学过程，而能源清洁转化系统的安全、可靠、经济运行取决于对全流程关键参数的快速、在线检测。因此，急需发展合适的光学测量技术。报告中，陆继东教授综合分析了能源转化过程中基础研究和工业应用对光学测量的需求，结合其研究团队的多年研究进展对LIBS技术在能源转化过程中的应用、瓶颈和前景进行了深入的探讨和分析。 /p p 　　其后，陆继东教授团队的董美蓉、姚顺春分别做题为“激光诱导击穿光谱技术应用于单颗粒煤燃烧过程特性研究”、“直接测量颗粒流的等离子体光谱优化方法研究”的报告。报告分别介绍了在煤燃烧前、燃烧过程中、燃烧后等环节利用LIBS进行的研究工作所取得的进展。 /p p style=" text-align: center " img title=" 王金华.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201803/insimg/b6fdb6c4-01a5-4c6b-b556-341e1af2b539.jpg" / /p p style=" text-align: center " 西安交通大学王金华教授 /p p style=" text-align: center " 报告题目：高压预混湍流火焰结构和动力学实验研究 /p p 　　王金华在报告中介绍了利用OH-PLIF（平面激光诱导氢氧基荧光技术）火焰结构激光诊断技术开展高压预混湍流火焰结构和动力学实验研究，包括两个方面：一是在层流平面火焰和预混层流本生灯火焰上，利用OH-PLIF 获得局部拉伸火焰的反应区结构，研究火焰自身对于固有扰动、拉伸、流场扰动的响应规律和机理；二是在准各向同性预混湍流火焰本生灯上，结合高压燃烧实验平台，定量控制湍流场参数、火焰自身参数，利用OH-PLIF 获得湍流火焰瞬时火焰结构及其统计表征，研究流场、火焰自身与湍流火焰结构参数三者的作用规律和机理。 /p p style=" text-align: center " img title=" 李常茂.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201803/insimg/b919703d-64bd-4479-bc87-ff6ac7495ae5.jpg" / /p p style=" text-align: center " 中国工程物理研究院材料研究所李常茂博士 /p p style=" text-align: center " 报告题目：LIBS 在核材料分析领域应用研究进展 /p p 　　发展核能对优化能源结构、保障能源安全、促进污染减排和应对气候变化具有重要作用。然而核裂变材料拥有高放射性，给传统成分分析手段带来困难。而核材料分析是LIBS优势应用领域之一，可以说也是LIBS 技术发展及应用的一大机遇。在国际上，LIBS分析核材料正成为一大热点，其发表的相关论文数量快速增长，而在我们国内，相关论文几乎为“0”。 /p p 　　李常茂博士在报告中介绍了核燃料循环基本环节基础上，介绍了LIBS 在铀含量检测、放射性同位素分析、核污染远程分析等方面的研究现状。如，铀、钚基体光谱复杂，对LIBS光谱分辨率有极高要求；微量铀分析灵敏度低至150ppm，铀钚材料中杂质元素分析灵敏度低至100~500ppm，但均严重依赖于基体光谱复杂度；LIBS分辨同位素效果一般，目前仅能分辨具有较大同位素位移的核素，且需要特定的气氛条件；远程LIBS分析距离高达30m，核污染检测灵敏度约为10~100ug\cm2，但严重依赖于基体材料。 /p p style=" text-align: center " img title=" poster.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201803/insimg/25a36426-8a03-492d-9b91-ff2febe37059.jpg" / /p p style=" text-align: center " Poster Session /p p 　　更多会议内容请见后续报道。 /p p 　　 a title=" " style=" color: rgb(255, 0, 0) text-decoration: underline " href=" http://www.instrument.com.cn/news/20180326/242756.shtml" target=" _blank" span style=" color: rgb(255, 0, 0) " strong 第六届中国LIBS研讨会闭幕 2019相约安徽 /strong /span /a /p p & nbsp /p

美国TSI公司于2014年9月8日至12日赞助并参加了由清华大学热能系在清华主楼主办的第八届激光诱导击穿光谱国际会议。 TSI美国总公司副总裁Kevin Krause亲自带领TSI 美国及中国LIBS团队参加了此次会议，会晤了清华大学与美国TSI公司在煤质快速分析仪开发项目上的合作方，并于TSI展台上接受了仪器仪表信息网的有关LIBS技术及产品应用的独家专访。TSI的资深专家Amy Bauer 和 Steve Buckley 分别在大会上做了主题报告。 美国TSI公司于展台上展示了最新推出的新一代的ChemLogix系列元素分析解决方案产品线中的第一款产品：ChemReveal型台式激光诱导击穿光谱仪。其配备了先进的ChemLytics等离子体发射光谱分析和元素分析软件，大大简化了复杂的元素分析过程，对每一个固体样品矩阵里的广泛的元素进行直接鉴定和分析。事实上，这个强大的全新的解决方案提供了对包括粉末，非晶或非导电材料固体样品中的有机物，轻元素，重元素进行同时表征，而且不需要繁琐的有害的样品制备过程，对固体物质的元素进行快速分析，为材料鉴定以及固体元素成分分析提供了一种快速可靠的方式。无论是微量还是高浓度，实验室还是生产线，这款台式激光诱导击穿光谱仪的激光诱导击穿光谱元素分析技术，都是研究人员，科学家以及测试技术人员为多种应用进行快速可靠的材料鉴定以及固体元素成分分析的理想选择。作为全球精密仪器的供应商以及激光诱导击穿光谱（LIBS）技术的领导者，TSI公司还展示了新推出一款加固型手持LIBS元素分析仪，该设备主要被用于户外研究、质量控制和移动实验室等方面。ChemLogix手持LIBS设备的主要特点是采用了对视力无害的1级短波红外线激光作为光源，既可去除典型样品表面的污染，而且也无需对使用人员进行任何特殊培训，也无需配备个人保护装备。使用ChemLogix手持LIBS设备进行元素（包括轻元素）分析，操作简单，而且测试过程只需几秒钟，因此该设备是需求越来越高的现场及过程中质量监测的理想仪器。 LIBS是一种成熟完善的用于对固体进行快速元素分析的光谱分析方法。该技术几乎不需样品制备过程，而且在几秒钟之内就能获得结果。研究者在实验室中使用ChemReveal LIBS台式分析仪时便发现了这种分析方法的发展潜能。而使用目前最新推出的手持式LIBS分析仪，无论是在现场还是生产车间，用户均可通过该设备快速获得结果。关于TSI公司TSI公司研究、确定和解决各种测量问题，为全球市场服务。作为精密仪器设计和生产的行业领导者，TSI与世界各地的科研机构和客户合作，确立与气溶胶科学、气流、健康和安全、室内空气质量、流体力学及生物危害检测有关的测量标准。TSI总部位于美国，在欧洲和亚洲设有代表处，在其服务的全球各个市场建立了机构。每天，我们专业的员工都在把科研成果转化成现实。

仪器信息网讯 “亚洲激光诱导击穿光谱学术研讨会 (Asian Symposium on Laser Induced Breakdown Spectroscopy)”是由亚洲LIBS学会每两年为周期举办的专业型学术会议，旨在加深亚洲区LIBS技术的交流合作。自2015年在武汉由华中科技大学举办第一届会议以来，经过2017年第二届（日本 德岛）、2019年第三届（韩国 济州岛），“第四届亚洲激光诱导击穿光谱学术会议(ASLIBS 2021)”于2021年10月18日在中国青岛拉开帷幕。ASLIBS 2021由中国光学工程学会 LIBS专委会主办，中国海洋大学承办，仪器信息网、清华大学、青岛海洋科学与技术试点国家实验室、山东省科学院海洋仪器仪表研究所、青岛大学等协办。鉴于当前疫情形势，为切实保障参会代表的身体健康，ASLIBS 2021以面对面会议（面向中国与会者）和在线会议（面向中国大陆以外的与会者）相结合的形式举办。而且，会议的所有学术演讲都将在网上直播（仪器信息网网络讲堂平台），扩大了会议的影响力。会议现场大会主席/中国海洋大学 郑荣儿教授致辞激光诱导等离子体光谱，现在通常称为LIBS（激光诱导击穿光谱），大约在20世纪60年代早期与激光发明的同一时间开始起步。从那时起，国际科学界开始研究理解和控制这一有趣的瞬态现象的基本机制，并将其用于许多分析应用。随着美国宇航局和中国国家航天局的探测器在火星上工作，LIBS作为原子光谱分析的未来巨星，越来越受到全世界的关注。如今，LIBS已被广泛应用于工业、农业、地质、艺术、医学、海洋、火星探测、核聚变和核安全等领域，是光谱分析领域最活跃的细分研究领域之一。但是，LIBS技术涉及多个科学领域，如激光-物质相互作用、等离子体物理、原子物理、等离子体化学、光谱学、电光和信号处理等；其等离子体是瞬态的，不同于静止的电感耦合等离子体、电弧等离子体或辉光放电等离子体，这一特性决定了将用于其他发射光谱技术的一些工具转移到LIBS上的能力受到一些限制；相对较高的测量不确定度和误差是LIBS技术发展和广泛应用面临的挑战。近十年来，中国LIBS领域发展迅猛，已成为世界LIBS领域最有活力的一股力量。自2011年第一届中国LIBS研讨会召开以来，已成功举办8届；2014年，“第八届LIBS国际研讨会”在北京召开；2015年，第一届亚洲LIBS研讨会在武汉召开；2015年，中国LIBS专业委员会在中国光学工程学会的支持下成立；2019年，第一届国际LIBS峰会在北京成功举行；2021年第四届亚洲LIBS研讨会在青岛召开；这些都标志着中国LIBS的高速发展，已经成为世界LIBS学会非常重要的一份子。经过LIBS人不断努力专研，LIBS技术快速发展，如今正处于实现大规模商业应用的关键期。不过，这一时刻更加需要大家提高对LIBS基本原理的理解、构建更优化的LIBS系统、建立更复杂和准确的量化方法、获得更多的应用经验等，才能顺利突破瓶颈，实现高速发展。“第四届亚洲激光诱导击穿光谱学术会议”第一天上午，简短的开幕式后，安排了“Fundamentals”和“Online Session I ”两场报告会。在LIBS基础研究报告会环节，大连理工大学丁洪斌教授、华中科技大学郭连波教授、清华大学侯宗余助理教授、西安电子科技大学侯佳佳博士分别分享了精彩报告。Online Session I报告会上，Lawrence Berkeley National Laboratory 的Richard E. Russo、Tokushima University的Yoshihiro Deguchi、Kyoto University 的Tetsuo Sakka、University of Allahabad 的Awadhesh K. Rai在线上也为与会者带来了精彩报告。大连理工大学 丁洪斌教授报告题目：Key issues of LIBS on-line analysis and its application in the fusion research近年来，LIBS被开发用于表征EAST和HL-2A/M托卡马克以及W7-X聚变仿星器中杂质的共沉积、燃料保留、第一壁面的壁面调节。LIBS在聚变元素分析中面临的主要挑战来自两个方面:一是由于壁面成分复杂，LIBS光谱强度受到基体效应的强烈影响；其次，LIBS信号来源于时空变化等离子体，尤其是在托卡马克真空条件下。为了实现LIBS分析的高精度，必须通过硬件消除或降低影响LIBS稳定性和精度的矩阵效应和瞬态等离子体参数的波动，或通过算法软件进行补偿。目前，丁洪斌教授团队和其他团队已经研究了多种提高LIBS信号强度和等离子体稳定性的方法，包括极化分辨率约束、磁场约束、双脉冲(长+短)和利用微、纳、皮和飞秒激光的直流放电增强。为了了解基体效应，其团队近年来研究了基体样品的化学状态、硬度、电导率和温度对LIBS的影响，结果显示前景乐观。华中科技大学 郭连波教授报告题目：Fundamentals, methods and applications of laser-induced breakdown spectroscopy郭连波教授课题组在LIBS的基础、方法、仪器和应用等方面进行了一系列的研究。在基础研究中，课题组利用激光激发吸收LIBS（LSA-LIBS）和微波辅助激发LIBS（MAE-LIBS）从根本上实现了自吸收降低；采用图像辅助LIBS (IA-LIBS)校正基质效应；首次提出了激光-光-超声双(LOUD)探测；这些基础研究成果被用于LIBS仪器的开发。在LIBS应用中，课题组专注于wire + arc additive manufacturing (WAAM)的多功能、在线和离线检测，以及快速生物医学检测。结果表明，LIBS具有快速、集成度高、效率高等独特优势，在3D打印和生物医学分析领域具有相当广阔的应用前景。清华大学 侯宗余助理教授报告题目：Improve the signal quality of LIBS by changing the environment of laser induced plasma 环境气体的性质对激光诱导等离子体的演化过程有重要影响，从而影响激光诱导击穿光谱（LIBS）的信号质量。在这项工作中，侯宗余教授通过改变激光诱导等离子体的环境，包括气体混合物、火焰和介质阻挡放电（DBD），来改善LIBS的信号质量，分析了不同环境的影响及机理。结果表明，混合气体和火焰都能同时提高信号强度和信号重复性，而DBD的主要作用是降低激光能量对等离子体和LIBS信号的阈值。西安电子科技大学 侯佳佳博士报告题目：Research on accurate analysis of coal quality by self-absorption corrected laser-induced breakdown spectroscopy based on temperature iteration 激光诱导击穿光谱（LIBS）是一种理想的实时在线检测方法。然而，对于LIBS产生的高密度等离子体，自吸收通常是一种不期望的效应，因为它不仅降低了真实的线强度，在线强度随发射物质浓度的增长中引入了非线性效应，而且还影响了等离子体的表征参数，最终影响定量分析的准确性。由于等离子体电子温度（T）、辐射粒子数密度和吸收路径长度（Nl）决定了自吸收程度并影响校正谱线强度，因此侯佳佳团队提出了一种新的基于温度迭代的自吸收校正方法来连续计算和校正这两个参数，最终实现自吸收校正。与常用的自吸收校正方法相比，该方法具有编程简单、计算效率高、与谱线展宽系数的可用性或精度无关等明显优点。钢合金样品的实验结果表明，随着Boltzmann图线性度的增加，自吸收得到了校正，元素浓度的测量精度显著提高。此外，该方法可以直接获得辐射粒子数密度和吸收路径长度，有利于等离子体诊断和定量分析。Richard E. Russo，Lawrence Berkeley National Laboratory 报告题目：LIBS research & development: 60 years strong 在过去60年中，我们对激光诱导等离子体、应用和仪器的理解都发生了很大的变化。基本原理是必不可少的，而且它们仍然需得到解决。然而，实证研究现在似乎占据主导地位，因为其目标是实现可再现行为——应用的支柱。早期的仪器被开发出来，但不能满足工业要求；不是因为技术本身，而是因为当时激光、光谱仪和计算机也刚刚开发出来，性能等各方面还不是那么可靠。如今，激光、光谱仪和计算机已经发展到了一个高度，即灵敏、准确和精确的LIBS正成为主流。随着世界意识到可以使用这项21世纪技术来取代陈旧的化学消解分析方法，未来对于基于LIBS的商业化LA（激光烧蚀）产品的需求将不断增加。LIBS的基础是激光烧蚀，即短脉冲激光束去除质量（取样）以进行后续分析的取样过程。烧蚀后的物质在样品表面加热成发光的光学等离子体，通过光谱测量元素和同位素含量。当等离子体冷却时，质量凝结成细气溶胶，可输送至电感耦合等离子体（ICP）进行灵敏和精确的同位素分析。ICP-MS（ICP-MS）是同位素痕量分析的理想选择，尤其是较重的元素。LIBS非常适合分析主要浓度和轻元素，包括O、N、H和卤素。这两种检测方式相辅相成。一项新技术LAMIS（激光烧蚀分子同位素光谱）可以在大气压力下测量激光等离子体中的同位素，除了原子和离子线光谱外，还测量分子发射带光谱。LIBS、LA-ICP-MS和LAMIS联合使用，具有了测量周期图上能够激光烧蚀的每种元素和同位素的能力。Yoshihiro Deguchi，Tokushima University报告题目：Auto-focus LIBS applications for process control using long and short double pulses在LIBS许多基础研究和应用研究中，以及对基本等离子体物理的理解中，已经开发了信号增强技术以提高LIBS的准确性和检测能力；并开发了LS-DP-LIBS方法，通过使用长宽度脉冲激光辐射控制等离子体冷却过程来提高检测能力和测量精度。在长脉冲激光辐射等离子体冷却过程中，短脉冲激光产生的等离子体被稳定并保持在高温。自动对焦技术也是LIBS应用于实际领域的关键技术之一，在许多LIBS应用中，到测量目标的距离会移动，这使得稳定测量变得困难。目前

第一届光谱技术及应用大会暨第九届中国激光诱导击穿光谱学术研讨会暨第六届燃烧诊断研讨会2022 年 12 月 4-6 日 | 上海大华虹桥假日酒店https://b2b.csoe.org.cn/meeting/CSLIBS2022.html 光谱技术是近代光学计量的重要分支，通过对物质光谱的探测、分析来获取物质的组成、结构、含量、运动状态等信息，具有非接触、范围广、多组分、灵敏度高、可连续实时监测等优势。这一技术目前已广泛应用于燃烧诊断、环境监测、工业检测、生物医学、航空遥感、目标探测、能源勘探等诸多领域。为进一步推动光谱技术的应用与融合，探讨我国光谱技术的发展趋势和远景目标，促进光谱技术和仪器的进步与创新，中国光学工程学会将于 2022 年 12 月 4-6 日在上海举办“第一届光谱技术及应用大会暨第九届中国激光诱导击穿光谱学术研讨会暨第六届燃烧诊断研讨会”。会议将邀请 150 余位光谱及其应用领域的知名专家参会，通过学术报告、海报展示、仪器设备展览等形式，就光谱技术的重要科学问题、仪器发展的关键技术问题、最新研究成果及发展趋势等问题展开研讨。总体日程日期时间活动地点12.4周日14:00-20:00签到一楼大堂12. 5周一08:30-12:00大会开幕式 & 大会报告一楼大华厅13:00-13:30海报交流与评选一楼海报区13:30-18:3008:30-18:30专题 1：激光诱导击穿光谱及相关技术一楼文华厅专题 2：原子光谱与质谱专题 3：激光拉曼光谱与激光荧光光谱技术及应用二楼馨华厅专题 4：光声光谱与TDLAS 技术及应用专题5：红外及太赫兹光谱一楼锦华厅专题 6：超快及瞬态光谱专题 7：燃烧诊断专题 8：环境监测专题 9：工业检测二楼嘉华厅08:30-18:30展桌展示一楼展区12. 6周二08:30-12:0513:30-18:00专题 1：激光诱导击穿光谱及相关技术二楼怡华厅专题 2：原子光谱与质谱专题 3：激光拉曼光谱与激光荧光光谱技术及应用专题 4：光声光谱与TDLAS 技术及应用专题 5：红外及太赫兹光谱二楼祥华厅专题 6：超快及瞬态光谱二楼馨华厅专题 7：燃烧诊断专题 8：环境监测专题 9：工业检测二楼嘉华厅08:30-18:30展桌展示二楼展区12.4-616:00-18:00现场核酸采样一楼核酸区12.4-617:30-19:00晚餐一楼餐厅12.5-612:00-13:00午餐一楼餐厅*日程可能会根据现场情况进行调整详细日程大会场12 月5 日上午08:30开幕式（1）介绍与会嘉宾 （2）主席致开幕辞大会报告08:50陈建民（复旦大学）——大气气溶胶光学特性研究09:20舒嵘（中国科学院上海技术物理研究所）09:50周怀春（中国矿业大学）——用于燃烧及高温光谱/成像诊断的高精度辐射模型10:20合影 & 茶歇10:40刘志（上海科技大学）11:10俞进（上海交通大学）——针对火星就位探测的激光诱导击穿光谱方法研究 会议日程专题 1：激光诱导击穿光谱及相关技术12 月 5 日下午第一场：基础研究+定量化方法主持人：俞进13:30王哲（清华大学）——激光诱导击穿光谱（LIBS）定量化理论方法及应用13:50苏茂根（西北师范大学）——激光等离子体辐射、诊断与应用14:10周卫东（浙江师范大学）——激光诱导空化气泡的演化及其对 LIBS 光谱的影响14:30张大成（西安电子科技大学）—— 激光诱导击穿光谱新技术与器件研究 (CSLIBS2022-01- 027)14:50陈钰琦（华南理工大学）——新型靶增强正交 DP-LIBS 与 OPC-LIBS 的元素分析研究(CSLIBS2022-05-003)15:00尼 洋（中国地质大学（武汉））——Elemental determination in stainless steel via laser- induced breakdown spectroscopy and back-propagation artificial intelligence network (CSLIBS2022-05-009)15:10李小龙（中国科学院近代物理研究所）——激光诱导击穿光谱表征软物质表面力学性能的实验研究 (CSLIBS2022-01-022)15:20茶歇第二场：基础研究+仪器设备+方法主持人：王哲15:50丁洪斌（大连理工大学）——LIBS 基本物理过程及聚变能应用进展16:10郭连波（华中科技大学）——激光诱导击穿光谱基础、仪器及应用研究16:30马欲飞（哈尔滨工业大学）——小型化固体激光器16:50曾和平（华东师范大学）——飞秒光丝非线性相互作用诱导击穿光谱17:10刘小亮（ 东华理工大学） —— 飞秒激光诱导击穿光谱技术对石墨中钍的定量分析(CSLIBS2022-05-018)17:20孙天洋（上海交通大学）——基于神经网络的火星模拟和大气压环境 LIBS 光谱的非线性校准迁 移 (CSLIBS2022-01-003)17:30卢渊（中国海洋大学）——基于显微 LIBS 成像技术的贝壳有机成分分析 (CSLIBS2022-01- 017)17:40饶云飞（上海交通大学）—— 光谱选择和随机森林结合的碎石微量元素的灵敏和精准测定(CSLIBS2022-05-030)12 月 6 日上午第三场：基础研究+仪器设备主持人：丁洪斌08:30段忆翔（四川大学）——LIBS 技术与仪器的发展历程—从实验室研发到现场应用08:50汪正（中国科学院上海硅酸盐研究所）——基于微等离子体增强 LIBS 信号研究09:10林庆宇（四川大学）——面向肺癌组织的 LIBS 元素成像技术、装置及方法(CSLIBS2022- 01-006)09:20刘小亮（ 东华理工大学） —— 飞秒激光诱导击穿光谱技术对石墨中钍的定量分析(CSLIBS2022-05-018)09:30张倍艺（ 上海交通大学） —— 火星模拟气氛和模拟壤中氮元素的灵敏和精准测定(CSLIBS2022-05-031)09:40茶歇第四场：工业应用主持人：舒嵘10:00孙兰香（中国科学院沈阳自动化研究所）——矿浆成分 LIBS 定量分析方法与工业在线应用10:20王茜蒨（北京理工大学）——LIBS 技术在生物医药诊断监测中的应用研究10:40张雷（山西大学）——NIRS-XRF 联用煤质分析方法研究与应用11:00刘玉柱（南京信息工程大学）——Online in situ detection of elements and pollutions in the atmosphere (CSLIBS2022-05-029)11:20刘可（ 华中科技大学） —— 基于 MLIBS 技术的挥发性卤代污染物检测方法研究(CSLIBS2022-01-005)11:30崔敏超（西北工业大学）——Rapid analysis of steel powder for 3D printing using laser- induced breakdown spectroscopy (CSLIBS2022-01-008)11:40刘曙（上海海关工业品与原材料检测技术中心）——激光诱导击穿光谱与铁矿石检测(CSLIBS2022-01-010)12 月 6 日下午第五场：其他应用主持人：汪正13:30郑荣儿（中国海洋大学）——深海 LIBS：何去何从13:50周小计（北京大学）——LIBS 在定量应用中的探索研究14:10刘木华（江西农业大学）——PRLIBS 对农产品品质信息分析能力提升方法研究14:30傅院霞（蚌埠学院）——An exploration of matrix effect on optimal acquisition delay for laser-induced breakdown spectroscopy of metal samples (CSLIBS2022-05-001)14:40田野（中国海洋大学）——水下固体靶的激光诱导等离子体诊断及光谱分析 (CSLIBS2022-01-014)14:50陈枫叶（上海交通大学）——LIBS 和机器学习实现火星气氛和模拟壤中碳元素的精确测定(CSLIBS2022-05-032)15:00何洪钰（中国原子能科学研究院）——激光诱导等离子体光谱直接探测气溶胶中的锶元素(CSLIBS2022-01-016)专题 2：原子光谱与质谱 & 专题 3：激光拉曼光谱与激光荧光光谱技术及应用12 月 5 日下午第一场：激光拉曼光谱与激光荧光光谱 I主持人：杨海峰、胡继明13:30胡继明（武汉大学）——拉曼光谱在细胞分析中的应用13:50杨海峰（上海师范大学）14:10朱井义（中科院大连化学物理研究所）14:30高亮（核工业西南物理研究院）——大气压等离子体活性物种激光诱导荧光定量诊断研究14:50于亚军（ 中国科学技术大学） —— 基于线扫描和偶氮拉曼探针的快速活细胞成像(CSLIBS2022-03-004)15:10茶歇第二场：原子光谱与质谱 I主持人：侯贤灯、杭纬15:30侯贤灯（四川大学）——原子光谱分析研究15:50杭纬（厦门大学）——高电离电位元素的激光质谱分析技术16:10胡斌（武汉大学）——ICP-MS 单细胞分析16:30吕弋（四川大学）——基于金属稳定同位素标记的生物分析研究16:50郑成斌（四川大学）——碳原子发射光谱及其应用17:10邢志（清华大学）——高纯非导体材料纯度分析方法探索17:30杨杰（中国科学院近代物理研究所）——ⅥB 族原子一氧化物分子(CrO/MoO/WO)电子态结构研究 (CSLIBS2022-02-010)12 月 6 日上午第三场：原子光谱与质谱 II主持人：杭纬、于永亮08:30于永亮（东北大学）——适于微等离子体发射光谱分析的样品引入方式与接口08:50徐明（中国科学院生态环境研究中心）——利用 LA-ICP-MS 成像技术解析间充质干细胞负载金纳米颗粒的肿瘤靶向规律09:10陈明丽（东北大学）——LA-ICP-MS 对动植物组织中元素成像方法研究09:30郭伟（中国地质大学（武汉））——高精度 LA-ICPOES/ICPMS 原位分析技术及古气候中的应用 09:50茶歇第四场：激光拉曼光谱与激光荧光光谱 I主持人：任斌、陈建10:10谱与质谱 III主持人：侯贤灯、高英13:30高英（成都理工大学）——基于钒的

前言高分辨QTOF质谱是一种先进的质谱技术，它结合了四极杆和飞行时间质谱的优点，能够提供高分辨率、高质量精度和高灵敏度的质谱分析。高分辨QTOF作为分析领域的高端仪器，始终在技术层面不断推陈出新。LCMS-9050是岛津最新推出的高分辨四极杆-飞行时间质谱仪，运用了多项特色技术，是技术指标优异、仪器性能卓越的产品。本期将为您介绍自由基诱导解离技术，岛津OAD解离源组件新产品已于近期发布。技术介绍岛津的自由基诱导解离（OAD）技术由田中耕一质量分析研究所开发，代表了质谱分析技术在结构解析方面的一个重要进步。这项技术的开发是为了解决传统碰撞诱导解离（CID）技术难以分辨C=C位置的问题，从而提供更详细的分子结构信息。传统碰撞诱导解离（CID）新型自由基诱导解离（OAD）OAD技术通过在质谱分析过程中引入自由基，使得分析物能够在特定条件下发生解离，从而揭示分子内部的结构特征。这种方法特别适用于脂质和其他生物活性化合物的分析，OAD能够提供关于这些化合物中C=C位置的详细信息，这对于理解分子的结构和功能至关重要。主要特点小结岛津的自由基诱导解离（OAD）技术是一种先进的离子解离技术，能够提供分子内部结构的详细信息。该技术为科研人员提供了一个强大的工具，能够更精准地完成复杂分子的分析和鉴定，从而更好地理解其结构和功能。对于生物医学研究、药物开发和疾病研究等领域具有重要的应用价值。本文内容非商业广告，仅供专业人士参考。

大家好，本周为大家分享一篇发表在Analytical Chemistry上的文章，Ion Mobility-Mass Spectrometry and Collision-Induced Unfolding of Designed Bispecific Antibody Therapeutics1，文章的通讯作者是密歇根大学的Brandon副教授。　　双特异性抗体(bispecific antibodies, bsAbs)是一类重要的新兴疗法，能够同时靶向两种不同的抗原，已被开发作为对某些单克隆抗体疗效有限疾病的治疗手段。尽管bsAbs具有独特的优势，但它的结构较为复杂，需要特殊的制备工艺，“knobs-into-holes”(KiH)是其中一种可以用于制备bsAbs的技术，这种技术通过将knob链CH3结构域表面的特定氨基酸突变为较大氨基酸，将hole链上的突变为较小氨基酸，从而实现“knobs-into-holes”的配对形式，提高不同轻重链在配对时的正确配对率，产生正确的bsAbs。然而，由于抗体治疗药物分子量较大，通常比传统的小分子药物表现出更大的结构复杂性和异质性，对KiH bsAb 高级结构的完整表征对定义bsAb的结构功能关系，以及确保最终治疗的稳定性、有效性和安全性都至关重要。目前已开发的分析方法有很多，但是普遍存在样品消耗量大、数据采集和解析时间较长等缺点。近年来，非变性离子迁移质谱(ion mobility-mass spectrometry, IM-MS)和碰撞诱导去折叠(collision-induced unfolding，CIU)逐渐被证实是用于分析单克隆抗体高级结构的有效方法，能够从存在结构异质性和杂质的几微克样品中表征单抗治疗药物的高级结构。IM可以根据气相蛋白离子的电荷和旋转平均碰撞截面(collision cross sections，CCSs)在毫秒时间尺度上对蛋白进行分离。当与质谱耦合时，可以很容易地将质荷比相同但CCS不同的离子区分开来，而CIU可以使IM-MS同步提供蛋白质结构和构象稳定性信息。CIU根据二硫键、糖基化水平、结构域交换特性等信息来区分差异。　　在这篇文章中，作者描述了定量CIU在bsAbs中的首次应用，扩展了非变性IM-MS和CIU的能力，用于稳定表征KiH bsAb及其亲本knob和hole同型二聚体单抗的高级结构。　　图1 Native、未修饰的knob(蓝色)和hole(橙色)同型二聚体，以及KiH bsAb异型二聚体(绿色)的CIU实验。(A)24+电荷态(左)及其相应重复RMSD基线(右)的平均CIU指纹图谱(n=3)。所有的指纹图谱都显示了白色虚线框所示的三个主要特征。在(B) 5 V、(C) 65 V、(D) 110 V时的标准化TWCCSN2分布。在较低的激活电位下，所有抗体均具有相似的CCS，在较高的加速电位下则存在显著差异。(E)两两的RMSD分析显示，与重复的RMSD基线(虚线)相比，抗体之间的整体高级结构差异。(F)CIU50分析说明了KiH bsAb模型的稳定性如何保持在knob和hole的同型二聚体之间。　　如图1所示，bsAb的稳定性似乎与本文研究的KiH模型的两个亲本同型二聚体单克隆抗体相关。在电压为65V时，KiH bsAb的TWCCSN2分布与亲本knob同型二聚体单抗的分布相似 而在110V时，则与亲本hole同型二聚体单抗的分布相似。并且KiH bsAb的稳定性介于两种亲本同型二聚体单抗的稳定性之间。与指纹图谱中记录的第一次CIU转换相对应的是CIU50-1值，第二次的则是CIU50-2值，从3组样本的数据分析推测，CIU50-1和CIU50-2很可能代表了KiH bsAb和mAb结构中不同结构域的局部稳定性。　　图2 knob和hole的半体CIU数据。(A)16+电荷态的平均CIU指纹图谱(n=3).(B)两两RMSD分析显示，半体之间的高级结构存在显著差异。(C)CIU50分析显示，蛋白质稳定性存在显著差异。　　为了更好地展示KiH bsAb不同结构域的CIU特征，作者记录了同型二聚体单抗IM-MS光谱中16+电荷态的knob和hole半体的CIU数据。从图2A的指纹图谱可以看出，每种结构都包含4种主要的CIU特征，但是图2B的RMSD分析显示两种半体的高级结构之间存在显著差异。CIU50分析进一步表明，在观察到的两次展开过渡中，knob半体明显比hole半体更稳定。作者推测造成这种CIU主要差距的原因可能是Fab结构域的差异。　　图3 Fab和Fc片段的CIU数据。(A)13+电荷态的平均CIU指纹图谱(n=3).(B)两两RMSD分析显示，knob和hole的Fab片段之间存在显著差异。(C)CIU50分析显示，不同片段之间稳定性存在显著差异。　　为了进一步将CIU特征联系到KiH bsAb的结构域当中，作者对木瓜蛋白酶消化后产生的Fab和Fc片段进行了CIU分析。从图3A可以看出，knob和hole的Fab片段都具有3种CIU特征，但是嵌合的Fc片段则具有4种CIU特征。尽管knob和hole的Fab片段具有相似的CIU指纹图谱，但是RMSD分析显示它们之间的高级结构仍然存在较大差异，并且knob的Fab片段稳定性明显高于hole的。至于Fc片段的稳定性则远高于两种Fab片段，可能的原因是重链CH3结构域的强非共价作用以及knobs-into-holes配对的影响。　　图4 去糖基化后的knob、hole同型二聚体和KiH bsAb异型二聚体24+离子(n=3)。(A)比较对照组和去糖基化抗体的RMSD分析显示，高级结构有显著差异。CIU50-1(B)和CIU50-2(C)分析显示抗体去糖基化后表现出显著的不稳定性。(D)对照组和去糖基化抗体之间的CIU50值差异图。　　先前的研究已经证明，CIU对不同水平的单抗糖基化很敏感，其中去糖基化会导致单抗高级结构的不稳定。作者利用高分辨率非变性轨道阱质谱分辨添加PNGaseF前后同型二聚体mAb和KiH bsAb糖型的变化。实验结果显示，KiH bsAb表现出高度糖异质性，包含至少12种不同的糖型。这很可能归因于组装的KiH bsAb中每个独立的knob和hole重链上存在独特的糖基化，进一步增加了其复杂性。　　总而言之，这篇文章展示了IM-MS结合CIU用于建立KiH bsAb及其亲本同型二聚体之间高级结构联系的能力。单独的CCS不足以解决此研究中抗体之间细微的高级结构差异。相比之下，CIU指纹图谱则可以分辨和区分每一个等截面的抗体。这一解释bsAb CIU细节的能力，加上对KiH bsAb稳定性的更深入理解，有可能提供支持KiH bsAb发现和发展的关键信息。　　撰稿：梁梓欣　　编辑：李惠琳　　文章引用：Ion Mobility-Mass Spectrometry and Collision-Induced Unfolding of Designed Bispecific Antibody Therapeutics　　李惠琳课题组网址www.x-mol.com/groups/li_huilin　　参考文献　　Villafuerte-Vega, R. C., Li, H. W., Slaney, T. R., Chennamsetty, N., Chen, G., Tao, L., & Ruotolo, B. T. (2023). Ion Mobility-Mass Spectrometry and Collision-Induced Unfolding of Designed Bispecific Antibody Therapeutics. Analytical Chemistry.

近日近日，吉林大学动物科学学院实验动物中心王东旭教授课题组与吉林大学口腔医院口腔颌面外科刘炜炜教授课题组在细胞外囊泡与舌鳞状细胞癌关系研究领域取得了新的进展。相关研究成果已发表在国际知名期刊《Frontiers in Bioengineering and Biotechnology》（IF:5.89，JCR 2区）。▲图1｜国际知名期刊《Frontiers in Bioengineering and Biotechnology》（IF:5.89，JCR 2区）近年来，针对舌鳞状细胞癌（TSCC）的治疗和诊断已取得了进展，但 5 年生存率仍然很低。治疗TSCC的方法主要为手术、放疗和化疗。在过去几十年中，中医药在癌症研究方面已被广泛应用。例如，从蜂蜜中提取的白杨素可以通过非编码RNA在多种癌细胞中诱导细胞凋亡并抑制增殖。并且，纳米结构也已被广泛研究用于癌症治疗中的药物递送和诊断，例如金纳米粒子 (AuNPs)。细胞外囊泡（EVs）是由细胞释放到细胞外环境中的小囊泡。EVs 由脂质双层膜组成，该膜包裹着小的无细胞器的细胞质，EVs 的摄取特定于细胞类型。但白杨素与金纳米粒子在单独运用时对癌症缺乏特异性，有证据表明，纳米粒子与 EVs结合可作为靶向癌细胞的药物载体。因此，纳米材料与 EVs 结合可以提高癌症治疗的效率。为了探究该方法，王东旭教授与刘炜炜教授团队首先使用白杨素治疗 TSCC 细胞和分离的 EVs-白杨素。然后将四氯金酸（HAuCl4）与 EVs-白杨素一同孵育形成 Au-EVs。在 EVs-Con 和 EVs-chrysin 之间进行转录组测序筛选后，对 let-7a 家族进行了分析。该研究结果表明，Au-EVs 通过TSCC中的 let-7a 诱导细胞凋亡。▲图2 ｜实验方案示意图文章中，研究 Au-EVs在体内的抗肿瘤作用的实验使用了博鹭腾AniView600多模式动物活体成像系统拍摄观察。在该实验中，首先将SCC9 细胞注射到裸鼠体内。7天后，将Au-EVs注射到肿瘤下方，并在第8天和第15天用近红外光照射裸鼠并进行肿瘤生长分析。结果表明，Au-EVs具备肿瘤靶向性，且荧光强度随时间增加而增加。此外，近红外辐射可以淬灭 Au-EVs 的荧光。在第21天时收集肿瘤，与预期结果相符，Au-EVs 与 NIR 结合显着抑制了肿瘤生长，并且没有改变体内其他器官。这些结果表明，Au-EVs 有效地介导了等离子光热疗法（PPT）并抑制了体内肿瘤的生长。▲图3｜注射Au-EVs 后的荧光强度本研究发现，Au-EVs作为一种新型纳米材料，在SCC9 细胞中具有吸收特异性。在经过近红外辐射后，Au-EVs 能够有效增强细胞凋亡。通过RNA-seq,筛选 EVs-chrysin miRNA,Let-7a-3p，并且过表达let-7a-3p会诱导细胞凋亡，此结果表明经NIR 处理的 Au-EV 显著抑制了体内肿瘤的生长。综上所述，本研究结果提供了一种能够提高 AuNPs 靶向性的纳米材料，并且该材料可能与针对 TSCC 的疗法相关。论文链接：doi: 10.3389/fbioe.2021.766380

多年来，蜘蛛丝一直是仿生研究的主题。众所周知，它具有令人难以置信的拉伸强度和生物相容性。因此，基于各种材料的人工模拟例子数不胜数。研究较少但却同样有趣的是丝纤维的形成机制。蛛丝是在蛛丝导管对储存在蜘蛛体内的液体蛛丝的剪切力作用下形成的固体纤维。这些剪切力促使晶核的形成，材料在晶核上进一步结晶。有趣的是，相应的合成过程需要的活化能要比蛛丝形成的活化能高得多。谢菲尔德大学的G.J. Dunderdale等人现在已经成功地开发了一种节能程序，通过诱发剪切应力来诱导聚环氧乙烷水溶液（PEO）的结晶。 结晶的形成是通过加热溶液来获得均匀样品，然后通过冷却和剪切溶液来进行关键的具体工作。在小角和广角X射线散射（SAXS和WAXS）原位模式下收集到的图谱，以及当溶液被Linkam CSS 450剪切池剪切时，清楚地显示了结晶的开始。这不仅体现在散射强度的稳步增加，而且Herman定向函数P2（见上图2D SAXS图谱和演变的图像）的上升也表明了样品的方向。同时采集的2D WAXS图谱也清楚地显示了peo72螺旋结构形成的反射特性。 这些结果与剪切诱导偏振光成像（SIPLI）非常吻合，在SIPLI中Maltese Cross图谱的形成表明了结晶的开始。通过这种技术的结合，研究人员已经清楚地证明了在剪切过程中模拟聚合物水溶液到固体材料相变的能力。

光谱技术是近代光学计量的重要分支，通过对物质光谱的探测、分析来获取物质的组成、结构、含量、运动状态等信息，具有非接触、范围广、多组分、灵敏度高、可连续实时监测等优势。这一技术目前已广泛应用于燃烧诊断、环境监测、工业检测、生物医学、航空遥感、目标探测、能源勘探等诸多领域。为进一步推动光谱技术的应用与融合，探讨我国光谱技术的发展趋势和远景目标，促进光谱技术和仪器的进步与创新，中国光学工程学会将于 2023 年5月7-9日在敦煌举办“第一届光谱技术及应用大会暨第九届中国激光诱导击穿光谱学术研讨会暨第六届燃烧诊断研讨会”。会议将邀请150余位光谱及其应用领域的知名专家参会，通过学术报告、海报展示、仪器设备展览等形式，就光谱技术的重要科学问题、仪器发展的关键技术问题、最新研究成果及发展趋势等问题展开研讨。主办单位：中国光学工程学会承办单位：中国光学工程学会西北师范大学协办单位：敦煌研究院中国科学院近代物理研究所上海理工大学中国科学院合肥物质科学研究院中国矿业大学支持单位：长春新产业光电技术有限公司长沙麓邦光电科技有限公司光谱时代（北京）科技有限公司北京镭宝光电技术有限公司国仪量子（合肥）技术有限公司埃德比光子科技（中国）有限公司成都诺为光科科技有限公司北京欧兰科技发展有限公司东方闪光（北京）光电科技有限公司奥谱天成（厦门）光电有限公司上海五铃光电科技有限公司上海尤谱光电科技有限公司深圳市唯锐科技有限公司大会名誉主席：庄松林 院士（上海理工大学）范滇元 院士（深圳大学）乐嘉陵 院士（中国工程院）陈良惠 院士（中国科学院半导体研究所）许祖彦 院士（中国科学院理化技术研究所）大会主席：田中群 院士（厦门大学）刘文清 院士（中国科学院合肥物质科学研究院）孙世刚 院士（厦门大学）王建宇 院士（中国科学院上海技术物理研究所）执行主席：董晨钟（西北师范大学王 哲（清华大学 ）蔡小舒（上海理工大学）阚瑞峰（中国科学院合肥物质科学研究院 ）周怀春（中国矿业大学 ）程序委员会（音序）：蔡伟伟、 蔡小舒、曹世权、陈军 、褚小立 、崔执凤、狄慧鸽 、丁洪斌、丁晓彬、董晨钟、董大明、董磊、 董美蓉、付洪波、郭金家 、郭连波、杭纬、 侯贤灯、侯宗宇、胡继明、 胡仁志 、贾云海、阚瑞峰 、 雷庆春 、李博 、李传亮 、李聪、李飞 、李华、李润华、李祥友、李晓晖 、林庆宇、刘诚 、刘冬 、刘飞、刘继桥 、刘木华、卢渊、陆继东、陆克定 、马维光 、马新文、马欲飞、 梅亮 、 敏琦、彭江波 、 钱东斌、任斌、 邵杰 、邵学广、 史久林 、舒嵘、苏伯民、苏茂根、孙对兄、孙兰香、田野、万福 、王茜蒨、王强、 王珊珊 、王圣凯 、王哲、王珍珍、吴涛 、 吴学成 、 吴迎春 、夏安东、 徐文江 、 许传龙 、 许振宇 、 闫伟杰 、 杨荟楠 、 杨磊、杨增玲 、 姚顺春、殷耀鹏、尹王保、于宗仁、俞进、袁洪福 、 张大成、张登红、张雷、赵南京、赵卫雄 、 郑培超、周怀春 、 周磊 、 周卫东、周骛 、 周小计、朱家健 、 朱香平专题分会1） 激光诱导击穿光谱及相关技术召集人：王哲 （清华大学 ）、 董晨钟 （西北师范大学 ）邀请报告：➢ 丁洪斌（大连理工大学） LIBS 基本物理过程及聚变能应用进展➢ 段忆翔（四川大学） LIBS 技术与仪器的发展历程 从实验室研发到现场应用➢ 郭连波（华中科技大学） 激光诱导击穿光谱基础、仪器及应用研究➢ 刘木华（江西农业大学） PRLIBS 对农产品品质信息分析能力提升方法研究➢ 马欲飞（哈尔滨工业大学） 小型化固体激光器➢ 舒嵘（中国科学院上海技术物理研究所） ）————“祝融号”火星车物质成分探测仪中的 LIBS探测与分析➢ 苏茂根（西北师范大学） 激光等离子体辐射、诊断与应用➢ 孙兰香（中国科学院沈阳自动化研究所） 矿浆成分 LIBS 定量分析方法与工业在线应用➢ 王茜蒨（北京理工大学） LIBS 技术在生物医药诊断监测中的应用研究➢ 王哲（清华大学） 激光诱导击穿光谱（ LIBS ）定量化理论方法及应用➢ 汪正 中国科学院上海硅酸盐研究所 基于微等离子体增强 LIBS 信号研究➢ 俞进（上海交通大学） 针对火星就位探测的激光诱导击穿光谱方法研究➢ 曾和平 华东师范大学 飞秒光丝非线性相互作用诱导击穿光谱➢ 郑荣儿（中国海洋大学） 深海 LIBS ：何去何从➢ 周卫东（浙江师范大学） 激光诱导空化气泡的演化及其对 LIBS 光谱的影响➢ 周小计（北京大学） LIB S 在定量应用中的探索研究2） 原子光谱与质谱召集人：侯贤灯 （四川大学 ）、 杭纬 （厦门大学 ）邀请报告：➢ 陈明丽（东北大学） LA ICP MS 对动植物组织中元素成像方法研究➢ 冯流星（中国计量科学研究院） 阿尔茨海默症计量溯源技术研究➢ 高英（成都理工大学） 基于钒的光化学蒸气发生及应用➢ 郭伟（中国地质大学（武汉）） 高精度 LA ICPOES/ICPMS 原位分析技术及古气候中的应用➢ 杭纬（厦门大学） 高电离电位元素的激光质谱分析技术➢ 侯贤灯（四川大学） 原子光谱分析研究➢ 胡斌（武汉大学） ICP MS 单细胞分析➢ 蒋小明（四川大学） 微型原子发射光谱仪的放电激发源研制➢ 刘睿（四川大学） 金属元素标记均相免疫分析➢ 吕弋（四川大学） 基于金属稳定同位素标记的生物分析研究➢ 邢志（清华大学） 高纯非导体材料纯度分析方法探索➢ 徐明（中国科学院生态环境研究中心） 利用 LA ICP MS 成像技术解析间充质干细胞负载金纳米颗粒的肿瘤靶向规律➢ 于永亮（东北大学） 适于微等离子体发射光谱分析的样品引入方式与接口➢ 郑成斌（四川大学） 碳原子发射光谱及其应用➢ 朱振利（中国地质大学（武汉）） 基于等离子体技术的锑元素与同位素分析方法开发3） 激光拉曼光谱与激光荧光光谱技术及应用召集人：任斌（厦门大学 ）、 胡继明 （武汉大学 ）邀请报告：陈建（中山大学）➢ 高亮（核工业西南物理研究院） 大气压等离子体活性物种激光诱导荧光定量诊断研究➢ 韩鹤友（华中农业大学）➢ 胡继明（武汉大学） 拉曼光谱在细胞分析中的应用➢ 谭平恒（中国科学院半导体研究所）➢ 杨海峰（上海师范大学）➢ 朱井义（中科院大连化学物理研究所）4） 光声光谱 与 TDLAS技术及应用召集人：马欲飞（哈尔滨工业大学 ）、 董磊 （山西大学 ）、 王强 （中科院长春光机所 ）邀请报告：➢ 陈珂（大连理工大学） 光纤光声传感技术及应用研究进展➢ 姜寿林（香港理工大学深圳研究院） 基于空芯光纤光热光谱法的宽波段多组分痕量气体检测技术➢ 黎华（中国科学院上海微系统与信息技术研究所） 太赫兹光频梳与双光梳光源➢ 李磊（郑州大学）➢ 刘俊岐（中国科学院半导体研究所） 中红外可调谐半导体激光器➢ 刘锟（中国科学院合肥物质科学研究院） 光声光谱多组分检测技术研究➢ 鲁平（华中科技大学） 光声探测技术及应用➢ 王福鹏（中国海洋大学） 基于吸收光谱的海洋原位气体传感技术研究和共性关键问题探讨➢ 王强（中国科学院长春光机所） 高灵敏、大动态范围的腔增强光声光谱气体传 感技术➢ 王如宝（北京杜克泰克科技有限公司） 基于光学麦克风光声光谱技术的环境空气 VOCs检测➢ 吴君军（重庆大学） 基于石英增强光声光谱的相变液滴局部蒸汽浓度表征➢ 许可（朗思科技有限公司） 基于石英增强光声光谱的超高灵敏度气体分析仪器➢ 姚晨雨（山东大学） 空芯光纤 Fabry-Perot干涉仪解调方法和光热光谱气体检测研究➢ 闫明（华东师范大学） 基于光梳的光谱测量技术及应用➢ 郑传涛（吉林大学）➢ 郑华丹（暨南大学） 新型石英增强光声光谱测声器5） 红外及太赫兹光谱召集人：邵学广（南开大学 ）邀请报告：➢ 陈斌（江苏大学） 低场核磁与近红外光谱联用分析仪的开发与应用探索➢ 陈孝敬（温州大学） 结合 Libs和线性回归分类对泥蚶重金属污染检测➢ 姜秀娥（中国科学院长春应用化学研究所） 仿生膜水合及其效应的红外光谱电化学研究➢ 兰树明（无锡迅杰光远科技有限公司） IAS在线近红外光谱分析仪器开发➢ 李晨曦（天津大学） 光谱成像与太赫兹光谱技术在食品检测中应用➢ 邵学广（南开大学） 近红外光谱分析中的化学计量学方法与应用➢ 夏兴华（南京大学） 等离激元增强红外光谱生化分析➢ 谢樟华（天津市能谱科技有限公司） 国产红外光谱仪的新机遇和新挑战➢ 臧恒昌（山东大学） 药品连续制造过程中近红外实时评价与放行技术的研究➢ 张良晓（中国农业科学院油料作物研究所） 油料油脂质量安全近红外快速检测技术研究➢ 周新奇（杭州谱育科技发展有限公司） FTIR光谱技术产品开发及其应用6） 超快及瞬态光谱召集人：夏安东（北京邮电大学 ）邀请报告：➢ 边红涛（陕西师范大学）——受限体系结构及超快动力学研究➢ 陈海龙（中国科学院物理研究所）——利用飞秒红外光谱实现二维材料准粒子带隙的非接触测量➢ 陈缙泉（华东师范大学）——表观遗传核酸分子的激发态动力学研究➢ 陈雪波（北京师范大学）——镧系化合物势能面交叉控制能量转移动力学研究➢ 丁蓓（上海交通大学）——蓝光受体BLUF域质子耦合电子转移机理➢ 勾茜（重庆大学）——微波光谱探测Diels–Alder环加成预反应中间体➢ 金盛烨（中国科学院大连化学物理研究所）——瞬态光谱技术及其在半导体材料研究中的应用➢ 兰鹏飞（华中科技大学）——阿秒激光与阿秒时间分辨测量➢ 李明德（汕头大学）——双键光开关分子纳米晶激发态顺反异构化机制及其超快动力学研究➢ 蔺洪振（中国科学院苏州纳米所）——和频光谱在电化学能源器件界面表征中的应用➢ 刘剑（北京大学）——路径积分刘维尔动力学和超快振动光谱的模拟➢ 马骁楠（天津大学）——新型有机发光材料中的激发态化学研究➢ 任泽峰（中国科学院大连化学物理研究所）——准二维钙钛矿的本征载流子动力学➢ 夏安东（北京邮电大学）——藻胆蛋白光谱红移机理：构象或激子耦合？➢ 吴成印（北京大学）——超快激光与物质相互作用的新型光源产生及应用➢ 吴凯丰（中国科学院大连化学物理研究所）——胶体量子点自旋超快相干操控➢ 杨延强（中物院流体物理研究所）——含能材料冲击响应的时间分辨拉曼光谱技术➢ 叶树集（中国科学技术大学）——光转换材料构效关系的超快光谱研究➢ 张春峰（南京大学）——分子光电材料的激发态动力学妍究➢ 张贞（中国科学院化学研究所）——气液界面超分子手性自组装动力学及手性传递分子机理➢ 郑俊荣（北京大学）➢ 郑盟锟（清华大学）——面向实现超冷的绝对基态锂锶分子的精密光谱测量➢ 周蒙（中国科学技术大学）——金团簇相干振动的超快光谱研究➢ 朱海明（浙江大学）——石墨烯-半导体界面超快光谱研究➢ 朱一心（杭州善上水科技有限公司） ——一种新型的水合氢离子及其生物功能初探7） 燃烧诊断召集人：蔡伟伟 （上海交通大学 ）、 彭江波 （哈尔滨工业大学 ）邀请报告：➢ 蔡伟伟（上海交通大学）——金属颗粒燃烧三维形貌、温度、速度测量方法研究➢ 超星（清华大学）——红外光频梳光谱燃烧流场多参数测量方法➢ 陈爽（中国空气动力研究与发展中心）——复杂流场光学诊断技术研究进展➢ 雷庆春（西北工业大学）——四维燃烧诊断：从技术到应用➢ 梁静秋（中国科学院长春光机所）——基于光谱技术的航空发动机涡轮叶片温度及燃气浓度反演研究➢ 林鑫（中国科学院力学研究所）——激光吸收光谱技术在固液火箭复杂燃烧场测量的应用探讨➢ 彭江波（哈尔滨工业大学）——高频PLIF燃烧流场测量及数据分析方法研究进展➢ 彭志敏（清华大学）——基于多光谱融合的热工过程气体参数测量理论及应用研究➢ 齐宏（哈尔滨工业大学）——基于主被动光学层析探测的碳烟火焰温度场与粒径分布场重建研究➢ 伍岳（北京理工大学）——跨界面三维层析技术的开发与优化➢ 武文栋（上海交通大学）——高温环境中激光诱导等离子体激发过程的能量吸收特性研究➢ 熊渊（北京航空航天大学）——高速背景纹影测量技术及其应用8） 环境监测召集人：陆克定 （北京大学 ）、梅亮 （大连理工大学 ）邀请报告：➢ 陆克定（北京大学）——典型光化学观测站中的光学测量技术与挑战➢ 梅亮（大连理工大学）——基于可调谐二极管激光器的大气环境激光遥感技术➢ 胡仁志（中国科学院合肥物质科学研究院）——大气HOx自由基探测技术研究及应用➢ 刘诚（中国科学技术大学）——卫星结合地面靶向遥感VOCs排放源➢ 楼晟荣（上海市环境科学研究院）——基于激光诱导荧光的城市大气OH自由基总反应性测量与应用➢ 韦玮（重庆大学）——腔增强红外光谱技术➢ 赵卫雄（中国科学院合肥物质科学研究院）——磁旋转吸收光谱法测量OH自由基➢ 郑海明（华北电力大学）——光谱技术在烟气汞连续监测中的应用方法研究9） 工业检测召集人：姚顺春 （华南理工大学 ）、袁洪福 （北京化工大学 ）邀请报告：➢ 陈达（中国民航大学）——气体可再生能源在线监测技术与装备开发➢ 褚小立（中石化石油化工科学研究院）——近红外光谱分析技术在炼油工业的应用➢ 董大明（国家农业智能装备工程技术研究中心）——水体污染的激光光谱探测方法-从智能传感器到仿生机器鱼➢ 李天骄（南京理工大学）——纳米材料光点火诊断与应用➢ 马维光（山西大学）——光学反馈线性腔增强吸收光谱技术及其应用➢ 杨荟楠（上海理工大学）——基于激光光谱技术的气液两相多参数同步测量及疾病前瞻性诊断研究➢ 姚顺春（华南理工大学）——激光诱导击穿光谱的煤质检测方法➢ 张志荣（中国科学院合肥物质科学研究院）——冶金、石化等工业领域的光谱检测技术及其应用➢ 张彪（东南大学）——基于光场成像的燃烧诊断技术研究

太赫兹波在通讯和成像等方面颇具应用价值。强场超快激光与物质非线性相互作用是产生太赫兹波的重要方式之一。等离子体、气体、晶体等太赫兹产生介质相关的实验与理论研究较为充分。然而，液体水是很强的太赫兹波吸收介质，尚未有其产生太赫兹波的报道。2017年，实验发现，液体薄膜厚度或液体束直径降到微米量级时，太赫兹波的辐射大于吸收。这开启了液体太赫兹波研究的新方向。近年来，液体太赫兹波领域有实验报道，但实验观测到的较多现象均与其他介质的结果不同。例如：单色激光场可以有效地产生液体太赫兹波，而气体介质需要特定相位差的双色激光；液体太赫兹波的产率与驱动激光的能量是正比关系，而气体介质中是平方关系；在一定范围内液体太赫兹波的产率随激光的脉冲宽度的增加而增加，而气体介质相反；在双色激光的驱动下，液体太赫兹波出现非调制信号，在气体介质中却未见类似信号。复杂无序的液相体系的理论研究一直是难题，以上现象难以用已有理论来解释。科研人员只能基于之前的等离子体模型和界面效应等，来解释一些高光强下的宏观实验结果。近日，中国科学院精密测量科学与技术创新研究院研究员卞学滨和博士研究生李正亮，提出了产生液体太赫兹波的位移电流模型，可以系统解释上述实验观测到的系列反常现象。该微观机制模型的物理图像如图所示：液体的无序结构使得电子波包局域化，同时不同分子的外层电子的能量受到环境的影响而发生移动，在强场激光的作用下不同分子的外层电子发生跃迁，产生非对称体系的位移电流。这些跃迁的能量差在太赫兹能量区域，进而辐射出太赫兹波。同时，该工作表明原子核的量子效应起到关键作用，并预言太赫兹辐射可以研究液体的同位素效应。关于液体中激光诱导太赫兹（THz）辐射的实验研究取得了长足进展。液体太赫兹显示出许多不同于气体和等离子体太赫兹的独特特征。例如，液体太赫兹可以通过单色激光有效产生。驱动脉冲持续时间越长，产生率越高。它还与激发脉冲能量成线性关系。在双色激光场中，测量到了意想不到的未调制太赫兹场，其对驱动激光能量的依赖性与调制太赫兹波完全不同。然而，由于难以描述复杂无序液体中的超快动力学，其潜在的微观机制仍不清楚。在此，提出了一个位移电流模型并且理论成功地再现了实验观测结果。此外，理论上还可进一步用于研究太赫兹辐射在 H2O 和 D2O 中的核量子效应。这项工作为研究块状液体中太赫兹辐射的起源提供了基本见解。上述成果是卞学滨团队在液相强场超快动力学研究领域继高次谐波统计涨落模型之后的又一理论进展。相关研究成果以Terahertz radiation induced by shift currents in liquids为题，发表在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上。研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国科学院稳定支持基础研究领域青年团队计划等的支持。液体太赫兹波产生的原理图

近日，中国科学院大连化学物理研究所所仪器分析化学研究室质谱与快速检测研究中心（102组）李海洋研究员团队在现场检测微型质谱及应用方面取得新进展，基于自主研发的现场快速检测微型质谱（Anal. Chem.，2022），开发了简单易控、高碎片化效率的新型多重碎片化碰撞诱导解离技术，可实现单次进样条件下获得丰富碎片离子信息，对于化学战剂、D品的准确识别，以及新型合成D品的结构解析具有重要意义。　　新型D品层出不穷、种类繁多，成为当前D品犯罪案件的突出特点。此外，D品的种类不断翻新，更具伪装性、隐蔽性和迷惑性，使得检测难度大。因此，开发便携式仪器用于新型D品的及早发现，以及传统D品的现场快速准确识别对禁D工作具有重要意义。李海洋团队前期基于微型质谱关键技术，实现了传统D品和新型芬太尼类D品的定性检测（Anal. Chem.，2021；Anal. Chem.，2021；Anal. Chem.，2019；Anal. Chem.，2019），并在云南边境多个检查站开展了推广应用。　　传统共振碰撞解离技术需要多次进样才可以获得多重碎片离子信息。本工作中，基于此前构建的现场检测微型质谱，该团队开发了一种简单易控的新型碰撞诱导解离方式技术，可实现单次进样条件下获取多重离子碎片信息。基于对离子阱内微区电场分布的研究，团队还揭示了该技术的微观本质，即增大离子阱质量分析器的直流偏置电压有利于增强径向电场强度，从而驱动离子进入强射频场获得能量、发生碰撞诱导解离。通过调控电场、离子的初始动能和气压等，该碰撞诱导解离技术可实现100%的碎片化率。该技术还可同时获得多个碎片离子，有利于提升识别准确性，实现痕量D品同分异构体的区分、化学战剂的准确识别等。此外，该技术通过分析母离子以及不同碎片离子之间的质量数差异，可实现对D品的结构解析与分类，适用于新型合成D品早期发现预警，在D品稽查、公共安全等领域具有广阔应用前景。　　相关研究以“Radial Electric Field Driven Collision-Induced Dissociation in a Miniature Continuous Atmospheric Pressure Interfaced Ion Trap Mass Spectrometer”为题，于近日发表在《美国质谱学会杂志》（Journal of the American Society for Mass Spectrometry）上，并被选为封面文章。该工作的第一作者是我所102组博士研究生阮慧文。上述工作得到国家自然科学基金、我所创新基金等项目的支持。（文/图 王卫国、阮慧文）　　文章链接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/jasms.3c00324

p style=" text-align: right text-indent: 2em " span style=" font-size: 14px " 清华大学王哲教授团队最近在Frontiers of Physics发表的一篇论文[1]揭示了激光诱导击穿光谱分析中信号不确定性产生的物理机理。 /span /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " strong span style=" font-family: & quot times new roman& quot font-size: 18px " Vincenzo Palleschi /span /strong /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " span style=" font-size: 14px font-family: & quot times new roman& quot " Applied and Laser Spectroscopy Laboratory, Institute of Chemistry of Organometallic Compounds, Research Area of CNR, Via G. Moruzzi, 1–56124 Pisa, Italy /span /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " span style=" font-size: 14px font-family: & quot times new roman& quot " E-mail: vincenzo.palleschi@cnr.it /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 整整20年前，我在意大利比萨（Pisa, Italy）组织召开了第一届国际激光诱导击穿光谱（Laser-induced breakdown spectroscopy, LIBS）会议，这一活动首次将LIBS研究同仁聚集在一个国际会议上，极大地推动了激光诱导等离子体光谱领域的研究[2]，以及该技术在工业诊断[3]、环境检测[4]、生物医学[5]、文化遗产[6]等领域的应用。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 事实上，LIBS技术具有许多独特的特点，包括设备简单可靠、无需对样品进行任何处理即可检测等优点，这使其成为快速原位分析应用的极佳选择[7]；另一方面，LIBS的实验室分析应用并没有与实验室外应用以相同的速度增长，LIBS等离子体远未达到光谱分析测量的理想状态，它们在其存在周期的大部分时间内都是非稳定、不均匀和非热平衡的[8]。自吸收[9]和基体效应使得光谱发射强度与分析物浓度之间的关联变得困难，而使用激光来烧蚀和激发样品极大地限制了分别优化这两个过程的可能性。测量过程中极小的烧蚀质量导致了强烈的信号波动，同时对于大多数感兴趣的应用中，分析元素的检出限较高。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 在过去的20年里，一些重要的研究表明，为了提高LIBS技术在实验室中的性能，需要更好地理解激光-样品和激光-等离子体相互作用的机理。1998年，加拿大的Sabsabi教授团队提出了在LIBS分析中使用脉冲序列[10]来提高信背比的想法；1999年，我们在比萨提出了一种新的免标准样品LIBS分析方法，称为免定标LIBS（CF-LIBS）[11-13]，以克服基体效应和自吸收效应；2013年，意大利的De Giacomo教授团队提出了使用金属纳米粒子[14,15]来增强LIBS信号并改善其分析性能的想法。这三项提高实验室LIBS分析能力的关键改进方法是在北美和欧洲发展起来的，这反映了这样一个事实：直到21世纪的头十年，LIBS研究主要由美国、加拿大和欧洲国家主导。然而，情况在2014年开始发生变化，当时LIBS国际会议首次走出美国和欧洲-地中海地区，抵达中国北京。LIBS-2014国际会议的成功举办证明了亚洲地区在LIBS基础研究和应用方面取得了巨大进展。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 清华大学王哲教授所在的团队在Frontiers of Physics上发表的论文[1]是其多年来辛勤工作的成果，经过这些年的努力，清华大学LIBS实验室已经成为世界上最具影响力LIBS研究团体之一。王哲教授建立了一个LIBS历史上最为先进和昂贵的实验室，可能仅次于LIBS在火星空间应用实验室[16]。他和他的同事们使用了三个增强型CMOS相机对激光诱导等离子体进行成像，另外一个相机连接到阶梯型光谱仪上进行时间分辨光谱采集，这使得他们能够以更清晰的方式研究等离子体演化及其对LIBS信号的影响规律。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 这个令人印象深刻的实验证明了在激光脉冲激发样品产生等离子体后约140~170 ns的关键时间处，等离子体中开始出现不稳定性[1]。作者指出这种不稳定性是LIBS分析应用中信号波动和不确定性的主要来源。他们还解释了这种不稳定性的产生机制，即等离子体受激波反作用力的影响，在向内反弹的过程中，放大了早期阶段的微小形态变化，并导致不可避免的LIBS信号不稳定性(图1)。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202011/uepic/be0d4361-80d9-4e27-abd9-2b0161a328a1.jpg" title=" 微信图片_20201127170840.jpg" alt=" 微信图片_20201127170840.jpg" / /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " 图1& nbsp 早期等离子体演化示意图及图像相关性。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-size: 14px font-family: & quot times new roman& quot " References /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-size: 14px font-family: & quot times new roman& quot " 1. Y. T. Fu, W. L. Gu, Z. Y. Hou, S. A. Muhammed, T. Q. Li, Y. Wang, and Z. Wang, Mechanism of signal uncertainty generation for laser-induced breakdown spectroscopy, Front. Phys. 16(2), 22502 (2021) /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-size: 14px font-family: & quot times new roman& quot " 2. S. M. Aberkane, A. Safi, A. Botto, B. Campanella, S. Legnaioli, F. Poggialini, S. Raneri, F. Rezaei, and V. Palleschi, Laser-induced breakdown spectroscopy for determination of spectral fundamental parameters, Appl. Sci. 10(14), 4973 (2020) /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-size: 14px font-family: & quot times new roman& quot " 3. S. Legnaioli, B. Campanella, F. Poggialini, S. Pagnotta, M. A. Harith, Z. A. Abdel-Salam, and V. Palleschi, Industrial applications of laser-induced breakdown spectroscopy: A review, Anal. Methods. 12(8), 1014 (2020) /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-size: 14px font-family: & quot times new roman& quot " 4. G. A. Lithgow, A. L. Robinson, and S. G. Buckley, Ambient measurements of metal-containing PM2.5 in an urban environment using laser-induced breakdown spectroscopy, Atmos. Environ. 38(20), 3319 (2004) /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-size: 14px font-family: & quot times new roman& quot " 5. R. Gaudiuso, N. Melikechi, Z. A. Abdel-Salam, M. A. Harith, V. Palleschi, V. Motto-Ros, and B. Busser, Laser-induced breakdown spectroscopy for human and animal health: A review, Spectrochim. Acta Part B: Atomic Spectrosc. 152, 123 (2019) /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-size: 14px font-family: & quot times new roman& quot " 6. A. Botto, B. Campanella, S. Legnaioli, M. Lezzerini, G. Lorenzetti, S. Pagnotta, F. Poggialini, and V. Palleschi, Applications of laser-induced breakdown spectroscopy in cultural heritage and archaeology: A critical review, J. Anal. At. Spectrom. 34(1), 81 (2019) /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-size: 14px font-family: & quot times new roman& quot " 7. A. W. Miziolek, V. Palleschi, and I. Schechter, Laser Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS): Fundamentals and Applications, Cambridge University Press, 2006& nbsp & nbsp /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-size: 14px font-family: & quot times new roman& quot " 8. G. Cristoforetti, A. De Giacomo, M. Dell’Aglio, S. Legnaioli, E. Tognoni, V. Palleschi, and N. Omenetto, Local thermodynamic equilibrium in laser-induced breakdown spectroscopy: Beyond the McWhirter criterion, Spectrochim. Acta Part B: Atomic Spectrosc. 65(1), 86 (2010) /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-size: 14px font-family: & quot times new roman& quot " 9. F. Rezaei, G. Cristoforetti, E. Tognoni, S. Legnaioli, V. Palleschi, and A. Safi, A review of the current analytical approaches for evaluating, compensating and exploiting self-absorption in laser induced breakdown spectroscopy, Spectrochim. Acta Part B: Atomic Spectrosc. 105878 (2020) /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-size: 14px font-family: & quot times new roman& quot " 10. L. St-Onge, M. Sabsabi, and P. Cielo, Analysis of solids using laser-induced plasma spectroscopy in double-pulse mode, Spectrochim. Acta Part B: Atomic Spectrosc. 53(3), 407 (1998) /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-size: 14px font-family: & quot times new roman& quot " 11. A. Ciucci, M. Corsi, V. Palleschi, S. Rastelli, A. Salvetti, and E. Tognoni, New procedure for quantitative elemental analysis by laser-induced plasma spectroscopy, Appl. Spectrosc. 53(8), 960 (1999) /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-size: 14px font-family: & quot times new roman& quot " 12. D. Bulajic, M. Corsi, G. Cristoforetti, S. Legnaioli, V. Palleschi, A. Salvetti, et al., A procedure for correcting self-absorption in calibration free-laser induced breakdown spectroscopy, Spectrochim. Acta Part B: Atomic Spectrosc. 57(2), 339 (2002) /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-size: 14px font-family: & quot times new roman& quot " 13. G. H. Cavalcanti, D. V. Teixeira, S. Legnaioli, G. Lorenzetti, L. Pardini, and V. Palleschi, One-point calibration for calibration-free laser-induced breakdown spectroscopy quantitative analysis, Spectrochim. Acta Part B: Atomic Spectrosc. 87, 51 (2013) /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-size: 14px font-family: & quot times new roman& quot " 14. A. De Giacomo, R. Gaudiuso, C. Koral, M. Dell’Aglio, and O. De Pascale, Nanoparticle-enhanced laser-induced breakdown spectroscopy of metallic samples, Anal. Chem. 85(21), 10180 (2013) /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-size: 14px font-family: & quot times new roman& quot " 15. A. De Giacomo, Z. Salajkova, and M. Dell’Aglio, A quantum chemistry approach based on the analogy with π-system in polymers for a rapid estimation of the resonance wavelength of nanoparticle systems, Nanomaterials 9(7), 1 (2019) /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-size: 14px font-family: & quot times new roman& quot " 16. S. Maurice, S. M. Clegg, R. C. Wiens, O. Gasnault, W. Rapin, et al., ChemCam activities and discoveries during the nominal missionof the Mars Science Laboratory in Gale crater, Mars, J. Anal. At. Spectrom. 31(4), 863 (2016) /span /p

近日，中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室汤洁研究员课题组联合美国劳伦斯伯克利国家实验室教授Vassilia Zorba团队，在激光等离子体光谱研究领域取得重要进展。相关研究成果发表在Cell Reports Physical Science上。激光诱导击穿光谱(LIBS)是基于原子发射光谱学的元素分析技术，在多元素分析、实时快速原位测量等方面具备优势，且在定性识别物质与定量物质成分分析等领域具有重要的应用前景。目前，该技术在深空深海探测、地质勘探、生物医药以及环境监测等领域广泛应用。D-LIBS即放电辅助LIBS技术，通常是将火花放电或电弧放电与LIBS技术相结合来实现。以上两种放电模式具有放电功率密度大和电子数密度高的特点，在辅助元素定性和定量分析方面具有独特的技术优势。因此，利用放电辅助可以显著增强LIBS信号强度，从而达到提高分析灵敏度的目的。然而，D-LIBS在放电时电能消耗过大，同时从交变电压和电流中产生电磁脉冲，导致能源浪费和环境污染相关问题。这一负面因素加大了安全隐患和运行风险，更不利于社会倡导的节能减排和环境保护要求，进而限制了D-LIBS技术的进一步应用。因此，开发一种“两低一高”(低环境危害、低能耗、高分析灵敏度)的D-LIBS技术仍是物质分析领域中难度较大的挑战。针对上述问题，该团队提出离子动力学调制方法，对克服传统D-LIBS放电能耗大、安全风险高、环境危害大等不利因素，同时提高分析灵敏度具有显著改善效果。该工作借助这一方法，合理优化电极配置，有序调控放电模式，在有效增强光谱信号强度的同时，大幅降低放电能耗。关键创新点在于：(1)首次提出并利用激光诱导等离子体冲击波与外加电场空间零弧度耦合方式，实现有效放电区域全方位覆盖激光等离子体中粒子的扩散方向，离子的动力学特征从原始的向外扩散变更为放电空间内阳极和阴极之间的漂移运动。这种调制使得大部分离子被抓捕、约束在有效放电空间内，促进电能与激光等离子体耦合，大幅降低放电能耗。(2)突破传统D-LIBS方法，即仅在电容器放电过程中辅助LIBS，将放电增强LIBS拓展到电容器放电和充电的两个过程。采用直流电源与充电电容共同作用等离子体间隙的策略，使约束的带电粒子在电容放电结束后继续在电极之间漂移，并在毫秒尺度维持带电粒子电迁移运动特性，大幅延长等离子体寿命，进而实现火花和电弧放电的有序调控以及原子和离子光谱信号的选择性增强。上述研究有效解决了在D-LIBS中同时具备“两低一高”特性的关键技术难题。实验测试结果表明：与传统D-LIBS对比，该成果对于非平坦样品实现了在维持光谱信号2个数量级提升情况下，放电能耗降低了约1个数量级。结合经改进的小波变换降噪方法，D-LIBS中谱线信噪比、信背比以及稳定性相比原光谱均获得了显著提升。微量元素(Mg)的检出限从近百ppm降低至亚ppm量级。此外，与传统D-LIBS及其他LIBS增强技术相比，微量元素(Mg、Si)探测灵敏度提高近2个数量级。该研究有助于推动节能环保建设以及D-LIBS的广泛应用，同时，在低烧蚀激光功率密度的极端条件下，为D-LIBS微量或痕量元素定性与定量分析提供了有力的理论依据和技术支撑。研究工作得到国家自然科学基金、陕西省自然科学基金、瞬态光学与光子技术国家重点实验室自主课题、中科院光谱成像技术重点实验室开放基金等的支持。离子动力学调制LIBS增强原理和思路

近日，在Pittcon 2014举行期间，TSI推出了一款坚固耐用的ChemLogix&trade 手持式激光诱导击穿光谱元素分析仪(LIBS)用于现场研究，质量控制和移动实验室的市场。 　　该ChemLogix&trade 手持式激光诱导击穿光谱仪采用位于IR-B频段，Class 1级别的对人眼安全的激光源，可以除去样品表面的污染物。仪器使用不需要特殊的用户培训和个人防护装备。ChemLogix&trade 手持式激光诱导击穿光谱仪可以在几秒钟内完成分析，甚至是对轻元素的分析也可以在这么短的时间内完成。该仪器非常适合要求苛刻的领域，以及在线质量监测。 　　TSI LIBS全球产品经理Phillip Tan说：&ldquo LIBS技术是一种行之有效的固体样品元素快速分析手段。该技术几乎不需要样品制备，并且甚至可以在短短一秒钟获得结果。利用我们的ChemReveal&trade 台式激光诱导击穿光谱元素分析仪，实验室研究人员已经意识到LIBS在元素分析方面的能力与优势。通过采用便携LIBS，我们的用户现在可以在现场或生产车间快速得到分析结果。&rdquo

日前，由四川大学生命科学学院分析仪器研究中心段忆翔教授作为项目负责人，牵头承担的国家重大科学仪器设备开发专项又取得最新进展&mdash &ldquo 激光诱导击穿-拉曼光谱分析仪(LIBRAS)&rdquo 首次亮相于2014年12月20日-21日的&ldquo 激光光谱分析前沿技术国际研讨会&rdquo 。 　　继2014年3月份在第九届中国西部国际科学仪器展览会成功展出作为国内自主研发的首例便携式激光诱导击穿光谱仪(LIBS)之后，该项目团队再接再厉，与各参研兄弟单位联合攻坚，将用于元素测量的LIBS技术与用于分子结构测量的拉曼(Raman)技术有机结合，成功研制出世界上首款风冷型高性能激光诱导击穿-拉曼一体化的光谱分析仪，并将其命名为LIBRAS(Laser Induced Breakdown Raman Spectroscopy)。该仪器可用于待分析样品的原子光谱与分子光谱的原位同时分析测量，在获得同一微区位置元素组成信息的同时可以得到分子结构的相关信息，为进一步了解物质结构的微观世界提供了强有力的工具。该仪器作为国家重大科学仪器设备开发专项的自主研发成果，不仅填补了国内技术和行业的两项空白，更一举填补了风冷型高能激光系统的世界空白。目前市场上能够同时获取原子和分子信息的测量仪器十分有限，LIBRAS仪器的成功研制将进一步引领科学仪器的发展方向。 　　LIBRAS仪器实现了激光诱导击穿光谱与拉曼光谱联用技术从理论方法到产品实践的跨越，创造性地将常规联用技术中的激光单脉冲能量进行了数量级的提升。该仪器是世界首款整机系统高度集成且无需水冷装置的多功能联用仪器。而且，仪器的体积小，体重轻，结构紧凑，性能参数卓越。LIBRAS仪器能够更好地服务于地质、生物医学及环境污染监测等多个领域，为相关产业提供有效的原位快速分析新装备，降低分析成本，提高生产效率，彰显了该仪器广阔的市场前景及应用空间。这一成果也标志着我国激光光谱仪器自主研制能力的快速提升。

日前，由四川大学生命学院分析仪器研究中心牵头承担的国家重大科学仪器设备开发专项成果&mdash &ldquo 便携式激光诱导击穿光谱仪(LIBS)&rdquo 亮相第九届中国西部国际科学仪器展览会。该产品是国内自主研发的首例便携式LIBS仪器。除了具有与实验室台式LIBS相似的优点之外，其方便，便携，可现场，在线分析等优势受到国内外用户和参展商的高度关注。这一成果也标志着我国激光诱导击穿光谱仪器自主研制能力的提升。 　　与传统的技术相比较，该便携式仪器用途更加广泛，能够更好地服务于冶金、地质、医学，生物，环境污染监测等多个领域，为相关产业提供有效的现场、原位、快速分析的技术装备，从而加快检测速度，缩短分析时间，降低分析成本，提高生产效率，有广阔的市场前景和空间。 四川大学自主研制的便携式激光诱导击穿光谱仪亮相第九届中国西部国际科学仪器展览会