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通过尺寸分辨的光谱和图像分析理解亚微米液滴的激光诱导气溶胶烧蚀

DOI：10.1039/c9ja00278b 期刊：Journal of Analytical Atomic Spectrometry 出版年份：2019 更新时间：2025-09-12 10:27:22
摘要： 气溶胶的激光诱导击穿光谱存在较大的信号波动性和较低的采样率。本研究通过高密度单分散液滴气溶胶流，采用亚微米级颗粒的尺寸分辨光谱与图像分析技术，研究了气溶胶消融过程及与颗粒尺寸相关的信号波动性。在相似气溶胶质量浓度条件下，当颗粒尺寸从0.16毫米增至0.96毫米时，呈现出尺寸依赖性的强度增强现象。分析物发射强度的初始提升源于等离子体体积内分析物浓度的提高，而对于较大气溶胶颗粒，更大液滴颗粒的强化消融导致了更高的发射强度。随着颗粒尺寸增大，电子数密度从1.6×101? cm?3升至2.6×101? cm?3；但由于更大的等离子体-环境相互作用，较大颗粒的数密度时间延迟更快。通过集合平均计算显示，当颗粒尺寸超过0.5毫米时，分析物信号波动降至3%。等离子体图像分析表明，信号波动源自初始击穿过程的不均匀性，并随延迟时间增长而加剧。在0毫秒和3毫秒延迟时，0.16毫米颗粒的等离子体图像面积波动从8%增至16%，而0.96毫米颗粒则从12%增至28%。由此确定了两种不同的信号波动来源：对于较小颗粒，主要变异源是等离子体内部样品浓度的动态变化；而对于较大颗粒，等离子体本身的变化从初始阶段就对分析物信号波动产生更大影响。
作者： Muhammad Sher Afgan，Sahar Sheta，Zongyu Hou，Zheng Li，Zhe Wang
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

通过尺寸分辨的光谱和图像分析研究激光诱导的亚微米液滴气溶胶烧蚀，以理解信号变化和烧蚀机制。

研究成果

该研究发现亚微米级气溶胶颗粒中存在两种不同的信号变异源：较小颗粒因等离子体内部样品不足，较大颗粒则源于等离子体不均匀性。集合平均法将大于0.57毫米颗粒的原子信号变异降至3%。这些发现揭示了烧蚀机制与信号变异规律，可为分析结果的改进提供指导。

研究不足

该研究聚焦于亚微米级颗粒，可能不直接适用于较大颗?；虿煌牧稀Ｊ笛樽爸眯杈房刂破芙荷珊图す獠问?，这可能限制其在控制条件较差环境中的可重复性。

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