水体重金属污染严重危害人类身体健康，因此水中重金属元素检测意义重大。表面增强激光诱导击穿光谱技术(surface-enhanced laser-induced breakdown spectroscopy，SENLIBS)作为一种水体中元素检测技术，具有快速、高探测灵敏度等优势，具有广泛的实际应用前景。现有研究仅对不同衬底的增强效果有进行报道，然而衬底的物理性能对于探测灵敏度的影响尚未见有报道。
(a) 表面液固转换 (b) Cr元素光谱图 (c) Cr元素检出限与沸点之间相关性
为了研究SELIBS技术中衬底物理性能对于探测灵敏度的影响，武汉光电国家研究中心激光先进制造技术研究团队LIBS研究小组郭连波副教授及其博士生马世祥等人采用Zn、Mg、Ni和Si四种衬底，以水体中Cr和Pb两种重金属为例，建立了衬底沸点与探测灵敏度之间的关系，发现衬底沸点越低，光谱强度越强，探测灵敏度越好。主要是因为衬底沸点越低，烧蚀阈值越小，基板烧蚀量越大，导致等离子体温度和电子密度越高，最终光谱强度增强，从而提高了LIBS的探测灵敏度。同时在最佳衬底锌上Cr和Pb的检测极限分别达到了1ppb和4ppb，达到了国家饮用水检测标准。
2019年5月13日，该成果以“Determination of trace heavy metal elements in aqueous solution using surface-enhanced laser-induced breakdown spectroscopy(使用表面增强激光诱导击穿光谱技术实现水中痕量重金属元素检测)”为题发表在美国光学学会旗下期刊Optics Express(Vol.7,No.10)上，该项工作得到国家自然科学基金(61575073)的资助。
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