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飞秒激光探针,未来世界的“神探”?

时间:2021-04-13 20:02
本文摘要:卖宝石的人,往往会为分辨不出宝石的真假而苦恼,通过飞秒激光探针打一针,可以快速研发利用真实性,这个过程不仅缓慢,对宝石的损坏也可以忽略不计。5月29日,武汉理工大学理学院教授卢景琦向科学技术日报记者说明了神秘的飞秒激光探针。 最近,卢景琦率领他的科学研究团队刚刚完成研究,用纳秒、飞秒、双脉冲激光引导穿透光谱技术(也称激光探针)分别对18组标准煤样进行了成分和热值分析。该研究成果最近在激光和光电子学进展网上公开发表。

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卖宝石的人,往往会为分辨不出宝石的真假而苦恼,通过飞秒激光探针打一针,可以快速研发利用真实性,这个过程不仅缓慢,对宝石的损坏也可以忽略不计。5月29日,武汉理工大学理学院教授卢景琦向科学技术日报记者说明了神秘的飞秒激光探针。

最近,卢景琦率领他的科学研究团队刚刚完成研究,用纳秒、飞秒、双脉冲激光引导穿透光谱技术(也称激光探针)分别对18组标准煤样进行了成分和热值分析。该研究成果最近在激光和光电子学进展网上公开发表。卢景琦感慨,飞秒激光探针在未来的在线慢检测领域有很大的可能性。

卢景琦科学研究团队在实验室开展试验用激光打样,唤起等离子体是非常简单的。然后,通过测量等离子体的光谱,取得样品中的要素成分和含量,该技术是激光引导穿透光谱技术。卢景琦说:大家的形象叫做激光探针。

激光探针是一种新兴的光谱分析技术,具有检测方便、速度快、制样简单、多要素动态在线检测等优点。近十年来,激光探针在石油化油化工、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的大幅扩展。2017年,卢景琦率领团队开始应用于激光探测对煤质进行缓慢检测的研究。火力发电厂以煤为燃料,但煤的质量要求自燃效率和污染废气的程度,火力发电厂必须根据煤的质量调整锅炉参数,提高自燃效率超过节能减排的效果。

卢景琦说,为了构筑在线检查,在激光探针还没有出来之前,发电厂使用过中子活化技术,利用中子放射源发射中子,唤起γ射线检测煤中的要素和含量。但是,由于子源属于放射性物质,必须由专业机构管理,设备和确保成本高,企业往往不想用。他们开发了纳秒激光探针,作为煤质量缓慢的检几分钟后就能得到结果。

卢景琦说,现在纳秒激光探针已经是成熟的技术,其中核心设备纳秒激光也更便宜,进口也在20万元左右。最近的研究成果是纳秒、飞秒、双脉冲激光探针的比较研究,纳秒、皮秒、飞秒脉冲时间短,纳秒为10-9量级,飞秒速度特别慢,10-15量级,在等待各种热效果时唤起就结束了。这种不同的时间特性,飞秒激光探针需要很好地防止基体效果和蒸馏效果。

卢景琦说:原理上,飞秒激光探针应定量更多,测量更慢,样品损伤更小。但是,由于海外飞秒激光价格高,体积大,卢景琦开发飞秒激光探针在线检测的想法还不能构筑。2018年无意中得知武汉虹竣新技术公司自律开发的小型飞秒激光突破,卢景琦首次与武汉虹竣飞秒激光开发团队合作,开发出可用于煤炭在线检测的飞秒激光探针。在对18个含有不同热值的标准煤样开展热值定量分析后,飞秒激光探针比纳秒激光探针具有更小的倒数背景噪音、单发脉冲光谱强度比标准偏差小,稳定性高,重复性好,准确。

卢景琦仍致力于激光技术和激光应用领域的研究开发,在跨国公司开发生物光学产品6年以上,激光技术的应用和仪器光学设计积累了非常丰富的经验。卢景琦还将飞秒激光探针作为土壤检测试验,用于分析土壤中的重金属污染。

他说,井矿物成分分析、水资源、空气污染检测等应用领域非常多。国家目前对土壤监测的需求量特别大,很难把土壤样品送到实验室检查。卢景琦认为将来制作车载系统可以构筑移动检查。这是一个潜力巨大的产业,也是各国保护的技术高地。

卢景琦非常期待飞秒激光探针技术,他对科技日报记者说,随着以武汉虹拓为代表的中国自律飞秒激光创造性突破,价格不会大幅度减少,飞秒激光探针的普及指日可待。他希望国内通过产学研究集群创造力,缓和飞秒激光探针在各个领域的应用,创造中国自律领先的飞秒激光探针产业。


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