第36卷，第1期 2016年1月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol.36,No.1.pp259-261 January，2016
Na2SO4溶液激光拉曼/激光诱导击穿光谱联合探测
郭金家，卢渊，刘春昊：郑荣儿中国海洋大学信息科学与工程学院，山东青岛266100
摘要光谱技术应用于海底极端环境下多参数、多相态、无接触探测已成为深海化学传感器发展的一个重要方向，尤其是水下微光拉受光谱技术和水下激光诱导击穿光谱技术正成为目前研究开发的热点。该工作旨在探索一项水下激光诱导击穿光谱与激光拉曼光谱（LIBS-LRS)联合探测技术，以实现LIBS和拉曼两种检测技术在检测系统上的整合，在信息获取上的互补。在实验室搭建了一套LBS-LRS联合探测装置，该装置对于拉曼和LIBS采用同样的激发光源、光谱仪和探测器，前置光路分为两部分：拉曼光路和LIBS光路，分别收集NaSO落的拉受信号和LIBS信号。前置光路收集的拉受和LIBS信号由Y型光纤导人光谱仪，分别在面阵CCD不同区域进行探测。利用该装置对配置的NaaSO4溶液进行探测，同时获得了Na元素的LIBS信号和SO-拉曼信号。另外，随着激光能量的提高，在532nm脉冲激光能量超过3.6m时，在拉曼光路同时获得了Na元素的LIBS信号和SO-拉曼信号，这样采用同一光路即可实现两种光谱技术的联合，然而实验发现，随着激光能量的增加，激光在溶液中击穿产生的致辐射造成了光谱探测基线整体的抬升，对拉受光谱弱信号的探测是不利的。实验结果初步证明了在拉曼和LIBS在水下联合探测的可行性。
关键词激光拉受光谱；激光诱导击穿光谱；水下；联合探测
中图分类号：0433.4文献标识码：A
引言
DOI: 10. 3964/j issn. 1000-0593(2016 )01-0259-03
所成功模拟了深海环境压力（约300atm)对热液金属离子的 LIBS信号的影响，研究了海洋压力下各种激发和探测参数对LIBS信号的影响。2012年日本京都大学报道了世界上
水下原位探测技术对于深海研究、尤其是极端海洋环境
的研究具有特别重要的作用，对于像热液流体、深海冷泉等极端环境的样品来讲，取样和减压过程往往会导致其化学特性的改变，难以保证分析数据的准确性和真实性。目前在深海极端环境原位探测中应用的化学传感器2-4大多需要接式或者进样测量，而光谱技术具有多参数、多相态、无接触探测的技术特点，在近年深海原位探测技术中引起关注并获得快速发展，激光拉曼光谱技术（laserRamanspectrosco py，LRS）和激光诱导击穿光谱技术(laser inducedbreakdown spectroscopy，LIBS)则是其中的代表。
在拉曼光谱深海原位探测方面，美国MontereyBay AquariumResearchInstitute研制的深海激光拉曼光谱系统 DORISS，已经过多次深海实验5-6]。中国海洋大学成功研制了深海自容式原位激光拉曼光谱系统实验样机，最大工作水深4016m。
在LIBS深海探测技术方面，美国WoodsHole海洋研究收稿日期：2014-09-01，修订日期：2014-12-18
首台深海LIBS原理样机，该样机搭载JAMSTEC水下潜器(Hyper-Dolphin)在水下200m进行了初步现场实验验证。
拉曼技术可用于具有拉曼活性的水下阴离子和有机分子探测，LIBS技术可对水中的金属阳离子和金属元素进行分析，由于其两者探测对象互补，探测所需要的器件类似，因此如果能够将两者有机结合起来，将可同时获得更多、更全的水中化学成分信息
目前LIBS-LRS联合光谱探测成功的先例大部分集中于太空探测领域，美国夏威夷大学为太空着陆器(Lander)设计建立的LIBS-LRS联合光谱探测系统，成功实现了远程拉受光谱和LIBS光谱探测*」。欧空局在火星计划探测器中也设计了一套LIBS-LRS联合光谱探测系统9。
面向海洋应用的水下LIBS-LRS联合探测技术的实验研究报道较少，本研究利用同一套实验装置，同时获得SO 拉受信号和Na元系的LIBS信号，初步证明了LIBS-LRS水下联合探测的可行性。
基金项目：国家自然科学基金项目（41376107)和国家高技术研究发展计划项目(2014AA093401，2012AA09A405)资助
作者简介：郭金家，1979年生，中国海洋大学信息科学与工程学院高级工程师
e-mail : opticsd@ ouc, edu, en