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光譜儀新技術(shù)LIBS激光誘導(dǎo)光譜儀！手持光譜儀高精度
發(fā)布時間：2019-03-13 08:59:30 點擊：9532
激光誘導(dǎo)光譜儀LIBS
激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)通過超短脈沖激光聚焦樣品表面形成等離子體，進(jìn)而對等離子體發(fā)射光譜進(jìn)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(shù)（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(gòu)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(xué)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(dǎo)擊穿光譜儀是光譜分析領(lǐng)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(jìn)行分析。這種技術(shù)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(shù)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(tuán)。由于激光光束的峰值能量是相當(dāng)高的，其吸收及多光子電離效應(yīng)增加了樣品上方生成的氣體和氣溶膠云團(tuán)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(tuán)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(jìn)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(jìn)行進(jìn)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(yīng)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(biāo)準(zhǔn)偏差可以達(dá)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(yīng)用領(lǐng)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(lǐng)域的應(yīng)用。
除了傳統(tǒng)的實驗室的應(yīng)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(shù)，更是目前為止被認(rèn)為唯一可以做在線分析的元素分析技術(shù)。這將使分析技術(shù)從實驗室領(lǐng)域極大地拓展到戶外、現(xiàn)場、甚至生產(chǎn)工藝過程中。
