对与激光诱导击穿光谱 (LIBS) 测量相关的烧蚀坑进行表征

我们对与 LIBS 测量相关的烧蚀坑尺寸和深度进行了研究。在共聚焦模式下使用 3D 光学轮廓仪 S neox 分析烧蚀坑。为进行此研究，我们通过 1、3、8、10、15 和 20 次激光发射，形成了六个烧蚀坑（图 3）。初步定性观察表明，烧蚀坑伴有深色光晕，表明该物质受到撞击时会急剧升温。这被称为热影响区 (HAZ)，在激光烧蚀中是一种已被大家熟知的现象。

在所有形成的烧蚀坑中，烧蚀坑的平均尺寸约为 800 µm x 400 µm。经 20 次激光发射形成的烧蚀坑需要更被进一步深入研究（图 4）。实际上，在烧蚀坑内观察到了一个中空区域，尺寸约为 160 µm x 100 µm。每个烧蚀坑中都观察到了相同的结果。

每个烧蚀坑的剖面图表明，烧蚀坑的深度会随着激光发射次数的增加而加深（图 5）。在经过 20 次激光发射后，样本在最深的区域被挖空约 100 µm。

在使用 EasyLIBS 仪器的情况下，可以观察到一个宽而均匀的环，并且这个环会将形成的烧蚀坑划界（图 6）。总体而言，烧蚀坑非常平坦且浅：并会形成熔融物，该熔融物会一直留在烧蚀坑中，不会被排出。

对于使用实验室仪器进行的测量，在烧蚀坑周围可见物质喷出（图 7）。此外，使用实验室仪器形成的烧蚀坑都会有因物质积聚而形成的“坑沿”。这些坑沿相对于硬币表面的高度在 4 µm 至 20 µm 之间，具体取决于发射的激光次数。

表 1 显示了使用 EasyLIBS 和实验室仪器在进行了不同次数的激光发射后产生的烧蚀坑深度对比。此外，图 8 和图 9 分别显示了两种 LIBS 仪器在经 50 次和 500 次激光发射后产生的烧蚀坑的 2D 图片。