2023年CAIA獎一等獎：基于微等離子體的小型化原子光譜分析新方法、儀器及應用
完成單位：四川大學分析測試中心、四川省分析測試服務中心
完成人：蔣小明、鄭成斌、羅進、徐開來、吳鵬、侯賢燈
成果簡介：環境與食品等領域樣品的現場分析檢測可提供即時數據，并能避免傳統“采-送-檢”造成的樣品失真等問題，可支撐相關的及時決策部署；這便要求分析儀器走出實驗室，實現現場原位、實時在線分析。原子光譜是重金屬元素分析的主要手段，但大都局限于實驗室設計和應用，難以直接適配于現場檢測要求。因此，本項目的主要研究內容聚焦于原子光譜儀器的核心部件（原子化器/激發源）和樣品引入方式，通過設計新型微等離子體提高激發能力和效率，并開發與之適配的進樣模式提高進樣效率，最終實現基于微等離子體的原子光譜儀器小型化，并滿足現場分析的需求。相關成果發表于Environ. Sci. Technol.、Anal. Chem.、Chem. Commun.、J. Anal. At. Spectrom.、TrAC-Trends Anal. Chem.等國際著名期刊，代表作共計10篇；編寫專著章節1章，獲授權專利5項，軟件著作權3項，主持/參加編制標準2項。
創新點及科學價值：原子光譜儀器小型化的核心部件是其激發源，微等離子體具有諸多優點，是激發源的理想選擇；但微等離子體技術直接用于原子光譜分析時，普遍存在以下問題：本身的低功耗/功率導致的激發能力相對有限，易受樣品中水分與基體的影響，以及對分析元素的激發機理尚未研究清楚，從而限制了其深入使用及基于其的小型化原子光譜儀器的廣泛應用等。本研究針對上述問題：1）設計了新型尖端放電微等離子體激發源，提出了通過放電結構與放電物理化學性質的調控提高其原子化/激發能力和效率；2）發展了匹配放電微等離子體源的新型進樣模式及微型進樣器，提高進樣效率，并通過蒸氣樣品引入減少樣品水分與基體對激發源的影響；3）創制了便攜式原子光譜儀器整機用于重金屬的現場分析，通過設計緊湊的儀器接口及自動化控制與數據處理等策略，提高儀器整體的分析性能。
社會經濟效益：本項目相關成果受到了本領域的大多數研究團隊、學者的關注。基于項目的研究成果，第一完成人入選四川省學術和技術帶頭人后備人選、英國皇家化學會RSC-JAAS Young Analytical Scientists；擔任四川省化學化工學會分析化學專委會秘書長、四川省分析測試學會理事、四川省分析測試學會光譜專委會委員、中國分析測試協會青年學術委員會委員、Atomic Spectroscopy編委、《分析儀器》編委、《中國無機分析化學》青年編委。項目第三完成人入選四川省“天府青城計劃”天府科技菁英。第一完成人參與中國教育行業標準JY/T 0566-2020“原子熒光光譜分析方法通則”修訂（已發布）；第六完成人主持中國教育行業標準JY/T 0565-2020“電熱原子吸收光譜分析方法通則”修訂（已發布）。
應用前景：本項目的部分成果已獲得了實際應用，在1家單位進行了成果轉化，在2家單位進行了應用，并與1家單位合作推廣應用，成功實現了原子光譜在農田土壤、地表水等領域重金屬的現場分析應用，取得了較好的效益。相關應用表明：項目開發研制的新技術與儀器，分析靈敏度高、速度快、穩定性好，適用于相關環境現場快檢分析。
