激光灯丝和等离子体光栅诱导液体喷射中的击穿光谱学。资料来源：精密光谱学国家重点实验室，上海，中国

激光诱导击穿光谱（LIBS）是一种快速化学分析技术，在气体、液体和固体的微量元素分析方面已经得到了很好的发展。它使用一个高功率的激光脉冲在样品中引起短暂的高温等离子体。当等离子体冷却时，它发出的光谱峰与周期表中的元素相对应。最近的探索通过丝状诱导击穿光谱（FIBS）扩展了LIBS，它具有更好的灵敏度和更大的稳定性。然而，FIBS在本质上受制于丝状结构本身的引导激光强度。

等离子体光栅诱导的击穿光谱（GIBS）可以克服FIBS的限制。然而，液体中的高效激光烧蚀仍然是一个巨大的挑战，因为等离子体激发被不可避免地产生的冲击波和微泡，以及烧蚀区域周围巨大的液体压力变化所阻挡。

正如Advanced Photonics Nexus杂志所报道的，研究人员最近将FIBS和GIBS结合起来，作为敏感检测液体中微量金属的一种有效技术。他们展示了灯丝（共面和非共面）与不同等离子体光栅的强非线性相互作用的结合，以实现一种被称为 "F-GIBS"（灯丝和等离子体光栅诱导的击穿光谱）的技术革新。F-GIBS是通过使用流体喷射器来分析水溶液而实现的。

(a) 脉冲A、B和C产生的三根灯丝的空间配置示意图。平行结构表示共面灯丝A、B和/或C的非线性相互作用产生的等离子体光栅。 (b) 在水溶液中不同延迟（0和±50ps）下的FIBS、GIBS和F-GIBS对铜和铬元素的光谱线的比较。资料来源：Advanced Photonics Nexus（2023）。doi: 10.1117/1.apn.2.1.016008

这种等离子体激发技术巧妙地避免了液体表面波动和剧烈的等离子体爆炸所形成的气泡的不利影响。两束飞秒激光被非线性耦合，以建立几乎覆盖整个射流的等离子体光栅并激发液体样品。第三根灯丝被排列起来，与等离子体光栅在同一平面（与液体喷射垂直）上进行非线性耦合。非线性耦合的灯丝穿过空气-水界面进入液体喷射，没有随机的灯丝断裂。

据资深作者、华东师范大学精密光谱学国家重点实验室教授曾和平说："F-GIBS为水溶液中的微量元素检测提供了一种有前景的技术，并提高了灵敏度。这项工作中所展示的等离子体光栅的再生激发可能有助于加强其他一些已经发展成熟的双脉冲LIBS技术，如等离子体再加热和激光诱导荧光，等离子体再激发的时间延迟要短得多，有利于方便使用来自相同来源的激光器。"