超高压冲击波诱导激光原位微区分析元素分馏机制及抑制方法研究

摘要

研究人员在利用LA-ICP-MS分析时首先进行低频激光取样，发出的“呯、呯、呯…”声音是激光在惰性载气中诱导冲击波撞击剥蚀池壁后并在空气中衰减的可闻声波。激光取样是基于聚焦的纳秒、皮秒或飞秒激光脉冲作用于固体样品表面，聚焦区域由于发生光致击穿产生等离子体并急剧膨胀压缩周围惰性气体形成超高压(约为GPa量级)冲击波。文献研究表明：纳秒和飞秒激光在聚焦区域均会激发超高压冲击波，促使大粒径粒子或凝聚物形成，进而诱导元素分馏；工作气体压力直接影响激光剥蚀羽动态形貌，低压环境可减小剥蚀粒子粒径分布，进而抑制元素分馏效应。利用高时间分辨率激光泵浦-探测技术准确记录脉冲激光空气中剥蚀熔石英玻璃样品时剥蚀羽时空变化特性。实验结果表明：激光诱导样品外高压冲击波促成大直径粒子或积聚物(热效应产生)形成；激光诱导样品内高压冲击波可能会诱导样品发生物相变化，产生新物质，体内反射波将诱导再次物质喷发(机械效应产生)；大粒径粒子和再次喷发粒子、新物质生成均对元素分馏效应贡献不同。