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飞秒激光探针,未来世界的“神探”?

2022-01-02 08:17 阅读次数:

本文摘要:“卖宝石的人,经常为无法分辨宝石的真假而苦恼,用飞秒激光探针打一打,迅速就可以开发利用真实性,这一过程不仅慢,而且对宝石的受损可以忽视。”5月29日,武汉理工大学理学院教授卢景琦向科技日报记者讲解了神秘的飞秒激光探针。最近,卢景琦率领他的科研团队刚已完成了一项研究,用纳秒、飞秒以及双脉冲激光诱导穿透光谱技术(又称激光探针)分别对18两组标准煤样展开了成分和热值分析。 这一研究成果已于近期在《激光与光电子学进展》在线公开发表。

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“卖宝石的人,经常为无法分辨宝石的真假而苦恼,用飞秒激光探针打一打,迅速就可以开发利用真实性,这一过程不仅慢,而且对宝石的受损可以忽视。”5月29日,武汉理工大学理学院教授卢景琦向科技日报记者讲解了神秘的飞秒激光探针。最近,卢景琦率领他的科研团队刚已完成了一项研究,用纳秒、飞秒以及双脉冲激光诱导穿透光谱技术(又称激光探针)分别对18两组标准煤样展开了成分和热值分析。

这一研究成果已于近期在《激光与光电子学进展》在线公开发表。卢景琦感慨,飞秒激光探针在未来的在线较慢检测领域大有可为。卢景琦科研团队正在实验室展开试验“非常简单的说道,就是用激光打到样品上,唤起出有等离子体。

然后,通过测等离子体的光谱,来取得样品中的元素成分和含量,这项技术就是激光诱导穿透光谱技术。”卢景琦说道:大家形象的把它称作“激光探针”。

激光探针是一种新兴的光谱分析技术,具备检测便利、速度快、制样非常简单、可以多元素动态在线检测等优势。近十年来激光探针应用于研究在石油化工、环境监测、生物医学、食品安全、矿产观测、文物考古等多个领域大大拓展。

2017年,卢景琦率领团队开始应用于激光探针对煤炭质量展开较慢检测的研究。火电厂用煤做到燃料,然而煤炭的质量要求了自燃的效率和污染废气的程度,所以火电厂必须根据煤的质量来调整锅炉的参数,以提升自燃效率超过节能减排的效果。卢景琦讲解,为了构建在线检测,激光探针还没出来之前,电厂曾用过中子活化技术,利用中子放射源升空中子唤起出有γ射线来检测煤炭中元素和含量。

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但由于中子源归属于放射性物质,必须专门机构来管理,设备和确保成本都很高,企业往往不不愿用于。他们研发出有纳秒激光探针,已用作煤炭质量较慢检测,只需几分钟时间之后可以获得结果。卢景琦说道,现在纳秒激光探针早已是一项成熟技术,其中的核心设备纳秒激光器也更加低廉了,进口的也就20万元左右。

“近期的研究成果是纳秒、飞秒以及双脉冲激光探针的较为研究,纳秒、皮秒、飞秒脉冲时间都很短,纳秒是10-9量级的,到了飞秒速度尤其慢,10-15量级,还没有等各种热效应一起的时候唤起就完结了,这种非同的时间特性,使得飞秒激光探针需要很好地防止基体效应和蒸馏效应。”卢景琦说道:从原理上来看,飞秒激光探针应当定量更加定、测量更加慢,对样品受损更加小。但是由于国外飞秒激光器价格昂贵、体积超大,卢景琦研制飞秒激光探针在线检测的点子仍然无法构建。

2018年一个无意间的机会获知武汉虹竣新技术公司自律研发的小型飞秒激光器获得突破,卢景琦第一时间与武汉虹竣飞秒激光器研发团队展开合作,研发出可用作煤炭在线检测的飞秒激光探针。在对18个所含有所不同热值的标准煤样展开热值定量分析后,证明飞秒激光探针比纳秒激光探针具备更加小的倒数背景噪声、单发脉冲光谱强度比较标准偏差更加小,解释稳定性更高,可重复性更佳,也更为精准。卢景琦仍然致力于激光技术及激光应用领域的研究研发,曾在跨国公司做到了6年多的生物光学产品研发,对于激光技术的应用于和仪器光学仪器设计累积了非常丰富的经验。

卢景琦还将飞秒激光探针用作土壤检测试验,用作分析土壤中的重金属污染。他说道,应用于的领域十分多,比如油井矿物成分的分析,以及水资源、空气污染的检测等等。国家现在对土壤监测需求量尤其大,把土壤样品都送往实验室去检测较为困难,卢景琦设想将来做一套车载系统可以构建移动检测。

“这是一个具备极大潜力的产业,也是各国正在守住的技术高地。”卢景琦十分寄予厚望飞秒激光探针技术,他对科技日报记者说道,随着以武汉虹拓为代表的我国自律飞秒激光器的创意突破,价格不会大幅度减少,飞秒激光探针的普及指日可待。他期望国内通过产学研集群式创意,减缓飞秒激光探针在各个领域的应用于,从而打造出中国自律领先的飞秒激光探针产业。


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