激光诱导击穿光谱法（LIBS）是一种强大的分析技术，广泛应用于各种直接、原位和实时的元素分析[1,2]。原则上，LIBS可以检测周期表中的所有元素，因为激光诱导的等离子体能够提供足够的能量来激发原子和离子的发射。然而，对于某些元素而言，由于它们的物理性质、发射行为以及周围环境的影响，实际应用中存在局限性。根据LIBS的检测能力，元素可分为几类：大多数金属和许多非金属属于易于检测的类别，因为它们在紫外-可见光谱中会产生强烈且独特的发射线[[3], [4], [5]]；而铅、钍和铀等同位素元素虽然可以检测到，但在分辨同位素差异方面存在显著挑战，通常需要高分辨率系统或先进的混合技术[[11], [12], [13]]。
微波增强型激光诱导击穿光谱法（MWE-LIBS）旨在解决传统LIBS的局限性[[14], [15], [16], [17], [18], [19], [20], [21], [22], [23], [24]]。在这种方法中，微波与激光诱导的等离子体相互作用，由于微波的高度局部化电磁场的影响，增强了电子和离子的移动性[25,26]。在常压下，电子的平均自由路径较短，等离子体组分之间会发生频繁碰撞，这些碰撞增加了中性物种的再激发概率以及进一步的电离事件。因此，与标准LIBS相比，等离子体发射显著增强且持续时间更长。
此外，MWE-LIBS还表现出几种独特的等离子体现象：等离子体在空间上膨胀[9,27,28]，持续时间更长，并受到微波的驱动经历多次激发过程。这种物种的再激发加上电离概率的增加，使得信号强度更强且更持久。重要的是，MWE-LIBS中的等离子体处于非热平衡状态，电子温度远高于重粒子[[29], [30], [31]]。这些独特特性使得MWE-LIBS非常适合提高灵敏度、降低检测限，并在传统LIBS难以应用的条件下实现可靠的分析。
我们一直在开发适用于多种应用的MWE-LIBS系统[[32], [33], [34], [35]]。使用电容式天线和螺旋天线均成功增强了氧化铝的发射信号[36]；螺旋天线通过减小整体尺寸和重量、产生更强的局部电场以及提高SNR而显示出明显优势。基于这些结果，本研究重点关注钨这一在航空航天、能源和国防技术中至关重要的材料[37]。
钨广泛应用于聚变反应堆、先进航空航天系统和军事防御领域，是现代高性能材料的关键成分[38,39]。虽然X射线荧光可用于检测大量钨[40]，但其检测范围仅限于相对较高的浓度（约10–100 wt%）。相比之下，LIBS能够在低得多的浓度下检测钨（通常低于1 wt%），同时仍能实现快速分类和合金验证。这使得LIBS成为分析实际样品中钨的特别强大的工具。
在本研究中，我们强调了MWE-LIBS在痕量钨检测方面的优势：微波耦合能够维持等离子体、提高灵敏度并增强可靠性。在工业上，这一能力可转化为三个主要应用：对废金属和合金中的钨进行分类以回收利用和快速分类；通过成分验证和杂质检测确保质量控制；以及表征材料的性能，如硬度、耐磨性和热稳定性，尤其是在面对等离子体的材料中。这些应用展示了MWE-LIBS在多种领域中为钨分析提供的快速、灵敏且实用的解决方案。
