上海光机所在激光诱导击穿光谱的中药重金属检测方面获进展

近期，中国科学院上海光学精密机械研究所信息光学与光电技术实验室在基于激光诱导击穿光谱的中药重金属定量检测方面取得进展，研究团队利用纳米金增强和稀有气体吹扫相结合的方法提高了中药重金属汞元素定量检测灵敏度。相关研究成果以“High-sensitivity analysis of mercury in medicinal herbs using nanoparticle-enhanced laser-induced breakdown spectroscopy combined with argon purging”为题，发表于Journal of Analytical Atomic Spectrometry。

激光诱导击穿光谱技术（Laser-induced breakdown spectroscopy, LIBS）是一种原子光谱分析技术，具有样品制备简单、可实时检测、检测速度快、多元素同时检测等优点，被称为元素分析领域的“未来巨星”。当采用LIBS检测中药残留重金属元素时，激光诱导等离子中汞原子的复合速率远高于其他原子，且空气中的氧气会引起汞特征谱线Hg Ⅰ 253.65nm上能级的猝灭，导致汞元素检测灵敏度远低于其他重金属元素。

研究团队利用激光与纳米金颗粒作用过程中纳米金内部传导电子震荡和表面等离子激元共振特性，通过在中药样品表面沉积一层纳米金颗粒，提高了激光诱导等离子辐射光谱强度；通过对中药表面进行超疏水处理，优化了纳米金沉积过程，抑制了“咖啡环效应”，提高了光谱信号稳定性；在此基础上采用氩气吹扫样品表面，为等离子演化过程创造无氧环境，进一步提高了等离子辐射光谱强度。实验结果表明，采用纳米金增强结合氩气吹扫后，汞元素特征谱线强度提高6.19倍，检测灵敏度提高9.73倍。

图1.纳米金增强LIBS结合稀有气体吹扫检测过程示意图

图2.滴加在中药表面的纳米金液滴 (a)表面未处理，干燥前；(b)表面未处理，干燥后；(c)超疏水处理，干燥前；(d)超疏水处理，干燥后

图3.纳米金增强结合稀有气体吹扫前后中药样品在253.0-254.0 nm范围内的激光诱导击穿光谱（扣除背景光谱）

图4.中药汞元素定量分析校准曲线 (a)LIBS (b)纳米金增强LIBS结合氩气吹扫

相关研究得到了上海市科委项目支持。

原文链接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2023/ja/d2ja00278g