新门控光电倍增管提升激光诱导击穿光谱分析灵敏度

激光诱导击穿光谱(Laser Induced Breakdown Spectroscopy, LIBS)作为一种高灵敏度的元素分析技术，其性能受到等离子体中各种辐射源的影响，尤其是电子轫致辐射(electron bremsstrahlung emission)。电子辐射的快速衰减特性相较于原子辐射，使得其背景噪声相对较强，这限制了LIBS的分析精度和信噪比(Signal-to-Noise Ratio, SNR)。为了提升分析的可靠性，研究者们探索了各种方法来减少背景干扰，其中一项创新技术是使用门控光电倍增管(gated photomultiplier tube, GPMT)。 门控光电倍增管是一种新型检测元件，它引入了一种简单有效的开关电路，能够在检测到特定信号（如激光诱导产生的特征光谱）时开启，而在背景辐射较强的时间段内保持关闭。这种时间选择性的信号采集方式显著提高了分析的灵敏度，因为只有在激光激发等离子体时，GPMT才捕获光子，从而降低了背景噪声的贡献。通过这种技术，研究团队能够将背景辐射的抑制比提升至15:1，显著提升了LIBS信号的质量。 在实际应用中，他们将这种门控光电倍增管用于铝合金样品中铜杂质的检测，实现了对铜元素的检测限达到1.02×10^-6，这是相比于传统方法一个显著的改进。这意味着门控技术极大地提高了分析的准确性和定量能力，尤其是在处理诸如微量元素这样的微弱信号时。 门控光电倍增管在激光诱导击穿光谱信号检测中的应用，不仅有效抑制了背景辐射，还提升了分析的灵敏度和空间分辨率，对于优化LIBS技术的性能和拓展其在痕量元素分析等领域的应用具有重要意义。未来的研究可能进一步优化门控电路设计，以进一步提高信号采集的效率和精确度。