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光譜儀新技術LIBS激光誘導光譜儀！手持光譜儀高精度
發(fā)布時間：2019-03-13 08:59:30 點擊：9478
激光誘導光譜儀LIBS
激光誘導擊穿光譜技術通過超短脈沖激光聚焦樣品表面形成等離子體，進而對等離子體發(fā)射光譜進行分析以確定樣品的物質(zhì)成分及含量。超短脈沖激光聚焦后能量密度較高，可以將任何物態(tài)（固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)）的樣品激發(fā)形成等離子體，LIBS技術（原則上）可以分析任何物態(tài)的樣品，僅受到激光的功率以及攝譜儀&檢測器的靈敏度和波長范圍的限制。再者，幾乎所有的元素被激發(fā)形成等離子體后都會發(fā)出特征譜線，因此，LIBS可以分析大多數(shù)的元素。如果要分析的材料的成分是已知的，LIBS可用于評估每個構成元素的相對豐度，或監(jiān)測雜質(zhì)的存在。
在實踐中，檢測極限是：
a）等離子體激發(fā)溫度的函數(shù)，
b）光收集窗口，以及
c）所觀查的過渡譜線的強度。
LIBS利用光學發(fā)射光譜，并且是該程度非常類似于電弧/火花發(fā)射光譜。
激光誘導擊穿光譜儀是光譜分析領域一種嶄新的分析手段，其基本原理是使用高能量激光光源，在分析材料表面形成高強度激光光斑(等離子體)，使樣品激發(fā)發(fā)光,這些光隨后通過光譜系統(tǒng)和檢測系統(tǒng)進行分析。這種技術對材料中的絕大部分無機元素非常敏感.。同時能分析低原子數(shù)元素例如：氫-鈉的元素，這些元素用其他技術很難分析。
LIBS的原理
LIBS使用高峰值功率的脈沖激光照射樣品，光束聚焦到一個很小的分析點（通常10-400微米直徑）。在激光照射的光斑區(qū)域，樣品中的材料被燒蝕剝離，并在樣品上方形成納米粒子云團。由于激光光束的峰值能量是相當高的，其吸收及多光子電離效應增加了樣品上方生成的氣體和氣溶膠云團的不透明性，即便只是很短暫的激光脈沖激發(fā)。由于激光的能量顯著地被該云團吸收，等離子體逐漸形成。高能量的等離子體使納米粒子熔化，將其中的原子激發(fā)并且發(fā)出光。原子發(fā)出的光可以被檢測器捕獲并記錄為光譜，通過對光譜進行分析，即可獲得樣品中存在何種元素的信息，通過軟件算法可以對光譜進行進一步的定性分析（例如材料鑒別，PMI）和定量分析（例如，樣品中某一元素的含量）。
LIBS的檢出限
基于以上原因，LIBS的檢出限可以從幾ppm一直到%級的范圍。在大多數(shù)常規(guī)應用中，對于絕大多數(shù)元素，LIBS檢出限可以做到10 ppm到100 ppm。在定量分析中，通過LIBS獲得的測量結(jié)果的相對標準偏差可以達到3-5%以內(nèi)，而對于均質(zhì)材料通常可以到2%以內(nèi)甚至<1%。
LIBS是對手持光譜儀的補充
X射線熒光分析儀不能識別的輕元素，包括鎂（Mg）、硅（Si）、鋰（Li）、鈹（Be）和硼（B），LIBS彌補了傳統(tǒng)元素分析方法的不足，尤其在微小區(qū)域材料分析、鍍層/薄膜分析、缺陷檢測、珠寶鑒定、法醫(yī)證據(jù)鑒定、粉末材料分析、合金分析等應用領域優(yōu)勢明顯，同時，LIBS還可以廣泛適用于地質(zhì)、煤炭、冶金、制藥、環(huán)境、科研等不同領域的應用。
除了傳統(tǒng)的實驗室的應用，LIBS還是為數(shù)不多的可以做成手持便攜裝置的元素分析技術，更是目前為止被認為唯一可以做在線分析的元素分析技術。這將使分析技術從實驗室領域極大地拓展到戶外、現(xiàn)場、甚至生產(chǎn)工藝過程中。
