飞秒激光微结构铜表面增强LIBS信号技术及其在液体分析中的应用研究

本文推荐：作者通过飞秒激光在铜表面制备周期性微结构（深度2-24?μm），系统研究了激光功率、频率等参数对激光诱导击穿光谱（LIBS）信号增强的影响。发现深色微结构通过光陷阱效应提升Cu I 521.8?nm谱线强度达11倍，并揭示氧化铜含量与信号增强的负相关性。该技术应用于矿物水钙元素检测时信号提升4倍，为液体LIBS分析提供了新型高效基底。

　　

亮点

本研究通过飞秒激光在铜表面制备深度2-24?μm的周期性微结构，发现深色微结构区域的光陷阱效应显著提升LIBS信号。其中Cu I 521.8?nm谱线增强达11倍，归因于电子密度增加70%、温度上升17%及等离子体寿命延长2倍。

结果

聚焦铜基底周期性微结构对液体样品LIBS信号的增强机制。实验表明，微结构深度并非越深越好——24?μm深结构因氧化铜含量过高反而降低信号。最优结构使矿物水中Ca I 526.2/526.5/527.0?nm谱线强度提升4倍，证实其在液体分析中的潜力。

结论

飞秒激光微结构铜基底通过调控光-物质相互作用实现LIBS信号倍增。关键发现：1）适度深度（非最深）微结构最佳；2）氧化铜含量与信号呈负相关；3）该技术可拓展至环境监测、生物样本等液体分析场景。