激光诱导击穿光谱的环形扫描探测与元素分布分析

兰云蛟，卢 渊，郭 飞，郭金家，郑荣儿

中国海洋大学信息科学与工程学院物理系，山东 青岛 266100

引 言

激光诱导击穿光谱(LIBS)作为一种元素定性定量分析手段，具有无需样品预处理、实时在线、非接触、多元素同时探测等优点[1]。该技术的工作原理是将脉冲激光聚焦于目标物之上产生瞬态等离子体，通过识别等离子体特征谱线以实现元素的快速分析与检测[2]。LIBS由于技术原理简单、硬件结构通用易行，目前在众多领域获得应用，并取得了不同程度的成功[2-5]。作为一种主要应用，LIBS技术可通过逐点扫描探测完成样品表面元素成分分布分析[6-7]。该扫描过程主要是通过垂直或横向移动LIBS探测点位置，由点及面获得样品指定区域内的元素分布情况。根据文献调研情况，基于LIBS技术的环形扫描研究尚未见报道。因此，本工作搭建了一套LIBS环形扫描探测系统，用以获取元素分布情况，实现类似“雷达”的功能。

现阶段，激光雷达(LIDAR)已被广泛应用于地形[8]、大气[9-10]的扫描探测以及车载、星载等移动探测系统[11]。一般来说，激光雷达主要是通过激光返回时间或波长频移进行相应的测量与分析。设计研制的LIBS环形扫描是期望通过观测LIBS探测在接近目标物时的元素光谱信号提升，用以判断元素的高浓度区域，进而实现源头定位的目的。与常规的“横平竖直”式的点扫描探测比较，环形扫描可在大尺度范围内快速地实现目标寻源。此外，所搭建系统是通过旋转光学部件直接进行360 °扫描，而不是移动整个系统。……