深海礦產(chǎn)資源豐富。海洋資源的探測開發(fā)是世界礦產(chǎn)資源勘察開發(fā)的熱點(diǎn)。在深海資源探測方面，激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)（LIBS）具有檢測速度快、無需對樣品進(jìn)行預(yù)處理、實(shí)時(shí)原位、可應(yīng)用于液體中等優(yōu)點(diǎn)。然而，在深海高壓水環(huán)境下，光譜信號較難被激發(fā)，LIBS探測的靈敏度受到影響。

中國科學(xué)院沈陽自動化研究所LIBS團(tuán)隊(duì)提出了在深海高壓水環(huán)境下營造氣體環(huán)境的方法，增強(qiáng)了深海高壓水體中固體樣品的光譜信號，提升了LIBS深海探測效果。相關(guān)研究成果以Study on laser-induced breakdown spectroscopy in high-pressure helium gas environment for deep ocean applications為題，發(fā)表在Talanta上。

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深海激光誘導(dǎo)擊穿光譜實(shí)驗(yàn)設(shè)備結(jié)構(gòu)

在高壓水環(huán)境下，該研究利用探針將氦氣傳輸至固體樣品表面；進(jìn)而氣體將樣品表面的水體排出，形成高壓氣體環(huán)境。研究分別在不同壓力下開展了LIBS特性研究。實(shí)驗(yàn)證明，通入氦氣營造氣體環(huán)境的方法可有效增強(qiáng)LIBS信號，并在60MPa（對應(yīng)深海6000m水體壓力）下獲得了有效的光譜數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，提高激光能量和縮短激光在高壓氣體中的傳輸距離可以有效提高光譜信號強(qiáng)度，且與高壓水體環(huán)境中的結(jié)論不同。上述研究表明將水體環(huán)境變換為氣體環(huán)境的方法可以有效降低高壓水體對LIBS探測的影響，為深海礦物原位探測提供了新的解決方案。

研究工作得到國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃的支持。