激光(guāng)誘導擊(jī)穿(chuān)光(guāng)譜(pǔ)（Laser-induced breakdown spectroscopy，簡稱LIBS）作為一種近(jìn)年來隨(suí)著激光(guāng)及光譜(pǔ)學技術(shù)的(dí)發(fā)展而快速興起的(dí)新型光(guāng)學元素(sù)分析技術，具(jù)有快速(sù)實時(shí)，可原位檢(jiǎn)測(cè)及可(kě)遠(yuǎn)程測量等優勢，被譽為“未(wèi)來化學分析(xī)之星"
。

其基本原理為(wéi)當高(gāo)能量的(dí)激光(guāng)脈(mài)衝(chōng)聚焦到(dào)樣(yàng)品表麵時，會使(shǐ)樣品(pǐn)表麵(miàn)的物(wù)質瞬間蒸(zhēng)發，電(diàn)離，形(xíng)成高(gāo)溫(wēn)，高密度(dù)的等離子體
。這個(gè)等離子(zǐ)體包含了樣(yàng)品(pǐn)中(zhōng)各(gè)種元素的(dí)離子和(hé)電(diàn)子，這(zhè)些離子和電子會(huì)在極短的時(shí)間內(nèi)（一(yī)般(bān)在微秒級(jí)）發(fā)生復合和(hé)躍(yuè)遷(qiān)等(děng)過程，從(cóng)而發射出具有特定波長的(dí)光子(zǐ)
。這些光(guāng)子(zǐ)的波(bō)長與(yǔ)等離(lí)子體(tǐ)中(zhōng)元素的(dí)種(zhǒng)類有關，不同元素會發射出(chū)不同(tóng)波長的光(guāng)，形(xíng)成特征光(guāng)譜
。LIBS是通過分析其特(tè)征(zhēng)發射光譜來分析樣(yàng)品物(wù)性(xìng)的(dí)一(yī)種表征手段
。

在 LIBS 技術(shù)的發(fā)展(zhǎn)過(guò)程(chéng)中，探測器(qì)的(dí)性能(néng)對於整個(gè)係(xì)統的(dí)探(tàn)測能力起(qǐ)著至(zhì)關(guān)重要的作(zuò)用(yòng)
。IsCMOS作為一種先(xiān)進(jìn)的探測器，其時(shí)間(jiān)分(fēn)辨和(hé)光(guāng)子增益(yì)功能為(wéi) LIBS 技術(shù)帶來了(liǎo)顯著的(dí)性能提(tí)升，使其能(néng)夠采(cǎi)集(jí)混合(hé)在(zài)連(lián)續(xù)背(bèi)景中(zhōng)的(dí)瞬(shùn)態微弱(ruò)信(xìn)號，更好地滿足(zú)各(gè)種復雜(zá)分(fēn)析任務(wù)的(dí)需(xū)求
。

大(dà)連理工(gōng)大學等離子體學科研究(jiū)中(zhōng)心依(yī)托(tuō)於(yú)大(dà)連(lián)理(lǐ)工大(dà)學(xué)物理(lǐ)學(xué)院(yuàn)，等離(lí)子(zǐ)體物理國(guó)家重(zhòng)點學科(kē)，三束材料改性教(jiào)育部重點實驗室，致力(lì)於磁約束(shù)核聚變壁材料(liào)LIBS應用(yòng)研究和激光(guāng)燒(shāo)蝕基(jī)本(běn)物理研(yán)究
。是(shì)國(guó)內率(shuài)*開(kāi)展先(xiān)進光譜等離子(zǐ)體診斷(duàn)研究的團隊(duì)之(zhī)一，發(fā)展(zhǎn)了(liǎo)多種(zhǒng)激光光譜診斷平台(tái)，如激(jī)光誘(yòu)導(dǎo)擊穿光(guāng)譜(pǔ)技術(shù)（LIBS），激(jī)光(guāng)誘(yòu)導(dǎo)熒光光譜技術（LIF），激(jī)光湯姆(mǔ)遜散射技(jì)術(shù)（TS），光(guāng)腔(qiāng)衰蕩光(guāng)譜(pǔ)技術(shù)（CRDS），激光散(sàn)斑(bān)幹涉技術（LSI），太赫茲光(guāng)譜(pǔ)診斷(duàn)技(jì)術（THz），飛(fēi)行時(shí)間質譜（TOF），其(qí)中多項技術處於(yú)國(guó)內(nèi)*先地位
。

李聰(cōng)，大(dà)連理工大學(xué)物理學院，副教授(shòu)，博士生導師，大(dà)連(lián)市先(xiān)進聚(jù)變能源(yuán)重(zhòng)點實驗室副主(zhǔ)任，大連(lián)市高層次人(rén)才“高*人才(cái)"，大連市“青(qīng)年(nián)科技(jì)之(zhī)星"，中國(guó)博(bó)士後基(jī)金(jīn)特(tè)別資(zī)助獲得者(zhě)
。參與重大科研項目10餘(yú)項，獲(huò)遼寧省自然(rán)科學(xué)二(èr)等獎（排二）
。在國際知*期刊發(fā)表(biǎo)SCI論文70餘篇(piān)（第一/通訊20餘篇(piān)），授(shòu)權中國發明專(zhuān)*10餘項，美國發(fā)明專*1項
。

近日，在(zài)大連(lián)理工大(dà)學(xué)等離子(zǐ)體學(xué)科研(yán)究(jiū)中心李(lǐ)聰教授(shòu)的邀請(qǐng)下，將卓(zhuó)立(lì)漢光(guāng)自(zì)製(zhì)的(dí)IsCMOS像增強型相機搭(dā)配(pèi)全新推出的(dí)Omni-λ300s“影(yǐng)像譜王"光柵光(guāng)譜儀(yí)應(yīng)用到(dào)李聰(cōng)教授(shòu)的LIBS係統中，結(jié)果如下(xià)：

Cu原(yuán)子在delay:200ns，width：5us下(xià)的(dí)發射譜綫(xiàn)：

Mo原子在delay:250ns，width：5us下(xià)的發射(shè)譜(pǔ)綫：

上(shàng)述數據利用卓(zhuó)立(lì)漢光(guāng)全新推出(chū)的IsCMOS采集(jí)，采用高效超快像增(zēng)強(qiáng)器(qì)，配(pèi)合＞95%量(liáng)子(zǐ)效(xiào)率製冷型(xíng)IsCMOS相機(jī)，可(kě)實(shí)現低噪(zào)聲(shēng)，超快門控拍照
。上述特(tè)性(xìng)使其(qí)在(zài) LIBS 應用中能夠實現時(shí)間分辨光(guāng)譜采集
。

在 LIBS 過程(chéng)中，等離(lí)子體的形成(chéng)和演化(huà)是一(yī)個動態(tài)過(guò)程(chéng)，不(bù)同(tóng)時刻(kè)等(děng)離子體的溫度(dù)，電子密度(dù)等物(wù)理參(cān)數(shù)以及(jí)元(yuán)素的發射(shè)光譜特征都(dū)有所不(bù)同(tóng)
。通過(guò)精確控製 IsCMOS的(dí)門控(kòng)時間(jiān)，可以選(xuǎn)擇在(zài)等(děng)離(lí)子體(tǐ)發射(shè)光(guāng)譜信號*強，幹擾最(zuì)小的特定時(shí)刻(kè)進行采集
。例如(rú)，在(zài)等離(lí)子(zǐ)體形(xíng)成(chéng)後(hòu)的極短(duǎn)時間(jiān)內(nèi)，可能(néng)存(cún)在(zài)較(jiào)強的連續(xù)背景輻射(shè)，而經過(guò)一定時間延遲(chí)後，元素(sù)的特征(zhēng)譜綫(xiàn)發(fā)射會更加(jiā)明顯且(qiě)背景幹擾(rǎo)降低(dī)
。IsCMOS能(néng)夠根據這一(yī)特(tè)性，靈(líng)活設置(zhì)門控延(yán)遲(chí)時(shí)間(jiān)和門寬(kuān)，獲取不同(tóng)時(shí)間階段的光(guāng)譜信(xìn)息，深入(rù)研(yán)究等(děng)離(lí)子體(tǐ)的(dí)演化過程(chéng)，進(jìn)而(ér)更精準地(dì)分析樣品的元素(sù)組(zǔ)成和(hé)含量，為 LIBS 技(jì)術(shù)在(zài)動(dòng)態過(guò)程(chéng)監測和瞬態現象研(yán)究等方(fāng)麵提(tí)供(gōng)了有(yǒu)力手段
。

IsCMOS具(jù)有超快(kuài)光(guāng)學門寬，＜3ns陰(yīn)極(jí)光學門(mén)寬(kuān)，內置精(jīng)度(dù)＜10ps門寬(kuān)控(kòng)製器
。下(xià)圖為(wéi)門寬遞(dì)進10ps掃描(miáo)納秒(miǎo)光(guāng)源圖(tú)譜
。

下圖為(wéi)延時(shí)遞進(jìn)200ps掃(sǎo)描納秒光源圖譜(pǔ)
。

製(zhì)冷型(xíng)IsCMOS，芯(xīn)片製冷溫(wēn)度(dù)低於環境(jìng)35℃，有效(xiào)降(jiàng)低芯(xīn)片(piàn)暗噪(zào)聲
。下圖(tú)為(wéi)IsCMOS*低背景(jǐng)基綫(xiàn)
。

IsCMOS具有2048*2048像素陣列，這(zhè)使得它(tā)能(néng)夠(gòu)在(zài) LIBS 光譜(pǔ)采集(jí)過程中實(shí)現高光(guāng)譜(pǔ)分(fēn)辨率
。在(zài) LIBS 分析中，不(bù)同元素的特征(zhēng)譜綫(xiàn)往(wǎng)往非(fēi)常(cháng)接近，高光譜(pǔ)分(fēn)辨率能夠清晰(xī)地(dì)分(fēn)辨這(zhè)些譜綫，從而(ér)準確(què)地識(shí)別(bié)出(chū)樣(yàng)品(pǐn)中(zhōng)所含(hán)的各(gè)種元素(sù)及其(qí)含(hán)量
。例(lì)如，對(duì)於(yú)一些(xiē)過(guò)渡金(jīn)屬(shǔ)元素(sù)，其(qí)相鄰的發(fā)射(shè)譜綫(xiàn)可(kě)能僅有(yǒu)零點幾納米(mǐ)的波(bō)長差，IsCMOS可(kě)以精(jīng)確地捕(bǔ)捉到這些細(xì)微(wēi)的(dí)差異，為元素的精(jīng)確分(fēn)析(xī)提(tí)供了有(yǒu)力(lì)保障(zhàng)
。

下(xià)圖(tú)為(wéi)IsCMOS配合(hé)卓立全(quán)新推出的Omni-λ300S光(guāng)譜儀，在保(bǎo)證紫外高(gāo)通光量(liáng)的(dí)前提下，在@2400g/nm光(guāng)柵(zhà)時(shí)測試(shì)分辨率可達0.05nm
。此外(wài)軟件上優(yōu)化(huà)了校(xiào)正(zhèng)算法，多峰(fēng)譜綫波長(cháng)校準，校準(zhǔn)後汞(gǒng)燈(dēng)各(gè)峰(fēng)值(zhí)精準度＜±0.2nm @1200g/nm
。