何亚雄， 周文琦， 柯 川， 许 涛*， 赵 勇,

1. 福建师范大学物理与能源学院， 福建 福州 350117 2. 西南交通大学超导与新能源研究开发中心， 四川 成都 610031

引 言

自1980年Cremers和Rzdziemski将激光诱导击穿光谱(laser-induced breakdown spectroscopy， LIBS)技术应用于土壤中元素的分析之后[1]， LIBS技术被作为极具发展潜力的一项光谱化学分析技术用于气体、 固体、 液体等多类型物质元素的检测， 在科研及工业领域得到广泛和实际应用。 由于脉冲激光仅通过光学光路系统即可引入样品表面， 且样品预处理要求简单甚至无需样品制备， 因此具备非侵入以及实时快速在线元素检测性能， 特别针对痕量元素的监测同样具备重要的技术优势。 在气体分析领域， 国内外学者更是积极探索LIBS技术用于气体组分元素的定性与定量分析， 在等离子体演化特性研究、 燃烧诊断、 燃烧系统中气态组分检测、 氢燃料纯度监测、 温室效应气体监测与评估， 以及高纯气体中的微量惰性气体监测等领域均取得重要进展。 对近几年LIBS技术应用于气体检测领域的研究成果进行了总结。

1 LIBS技术基本原理

LIBS技术的基本原理是借助光学光路系统将脉冲激光聚焦于样品表面、 并与样品相互作用， 当样品表面的脉冲激光功率密度大到足以产生等离子体时(～109W)， 脉冲激光前沿快速地加热、 消融、 蒸发激光焦点处的样品材料。 此时， 激光聚焦光斑区域内的原子、 分子以及样品微粒吸收激光能量， 发生多光子电离产生等离子体。 在激光脉冲作用结束后， 伴随等离子体的向外膨胀， 等离子体温度逐渐降低， 同时等离子体中处于激发态的原子和离子从高能级跃迁到低能级或基态， 释放出特征频率的光， 形成相应的原子和离子特征发射谱线。……