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LIBS的工作原理是什么?
2021-02-22 11:37:57 来源:赛谱司光谱仪莱雷科技

一、Libs激光诱导击穿光谱仪研究背景

1960年,第一台红宝石激光器的发明为原子光谱分析注入新鲜血液,自此,类似于火花源的激光光束聚焦击穿现象即见诸文献报道。1962年 Jarrell-Ash的Brech发表第一篇关于用激光产生等离子体进行分析的文章,标志着激光烧蚀分析技术的诞生。1964年,得益于激光器Q开关脉冲技术,使得激光烧蚀无需通过辅助电极放电,直接通过激光产生等离子体进行分析,成为今天LIBS的雏形。20世纪80年代,美国国家实验室利用激光诱导等离子体的光谱信息实现了对于物质元素信息的测量,从而将该技术正式命名为LIBS (Laser Induced Breakdown Spectroscopy)。21世纪,美国NASA采用LIBS技术作为火星车表面矿物分析手段――ChemCam,分析样品的矿物和化学成分,以确定火星上是否有水,是否有或曾经有适合生命存在的环境,并出色地完成了科考任务。因而,LIBS技术的应用也相应地成为了一大研究热门,引起国内外专家学者的广泛关注。

二、Libs激光诱导击穿光谱仪原理

LIBS是Laser-Induced Breakdown Spectroscopy(激光诱导击穿光谱仪)的简称,其工作原理是利用脉冲激光产生的等离子体烧蚀并激发样品(通常为固体)中的物质,并通过光谱仪获取被等离子体激发的原子所发射的光谱,以此来识别样品中的元素组成成分,进而可以进行材料的识别、分类、定性以及定量分析。LIBS作为一种新的材料识别及定量分析技术,既可以用于实验室,也可以应用于工业现场的在线检测。

libs原理图

三、Libs激光诱导击穿光谱仪行业应用

由于LIBS技术具有快速直接分析,几乎不需要样品制备,可以检测几乎所有元素、同时分析多种元素,对样品表面风华、尘土层形成清洁,可实现逐层分析且基体形态多样性,可以检测几乎所有固态样品,远距离探测,适用于现场分析等。因而LIBS弥补了传统元素分析方法的不足,尤其在微小区域材料分析、镀层/薄膜分析、缺陷检测、珠宝鉴定、法医证据鉴定、粉末材料分析、合金分析等应用领域优势明显。同时,LIBS还可以广泛适用于石油勘探、水文和地质勘探、冶金和燃烧、制药、环境监测、科研、军事及国防、航空航天等不同领域的应用。

libs测试现场管道

不锈钢304中的C

四、美国SciAps(译音赛谱司) Libs激光诱导击穿光谱仪独特的硬件特点

LIBS的产业化进程,LIBS概念自上世纪60年代首次提出以来,因各种原因,一直以来主要用于科学研究领域。随着技术的不断突破,例如稳定可靠的激光器、高分辨率光谱仪、以及分析软件技术等进展,LIBS的产业化在近十年中有了快速的发展,使其成为可以真正应用于实验室甚至工业现场的实用分析仪器。其中比较有代表性的是美国赛谱司公司推出的Z200C+和Z-300 手持式LIBS激光诱导击穿光谱仪。

赛谱司Z 200 C+手持激光诱导击穿光谱仪光谱测试范围190-625nm,因其外形也像手枪,但能测传统手持光谱仪器不能测得C,也被一些客户称其为手枪式测C光谱仪或测C光谱枪。SciAps Z 200 C+手持合金分析仪能现场快速精准的分析出金属中所包含C, Li, B, Be元素在内的元素种类,含量,被广泛应用于金属制品行业的上,中,下游的各类企业,也被金属行业从业者称为手持合金分析仪,手持式金属成分分析仪,手持式不锈钢牌号分析仪,手提不锈钢材质分析仪。赛谱司 Z 200 C+金属成分分析仪结果以数字的形式呈现给用户,直观易理解,功能能和直读光谱仪类似,但更便携,因此被一些台式火花直读光谱仪的使用者称为手持直读光谱仪。

赛谱司Z300手持式激光诱导击穿光谱仪,除了拥有Z200通常具有的特点外,加装了地球化学模式,测试光谱范围190-950nm,几乎涵盖了自然界大部分元素,可以广泛适用于石油勘探、水文和地质勘探、冶金和燃烧、制药、环境监测、科研、军事及国防、航空航天等不同领域的应用,其内置的双摄像头、微秒级时序控制、微米级XYZ三轴样品台控制、以及可编程的量化分析软件等功能,使仪器的可靠性、可重复性和操作便利性达到了商业或工业应用的要求。

关键词: libs

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