LIBS發展歷史：從實驗室到設備集成

LIBS（激光誘導擊穿光譜）是將一束高能脈沖激光聚焦在樣品表面，當激光輻照度超過樣品的擊穿閾值時，少量材料將被燒蝕和激發以產生等離子體，處于激發態的原子和離子從高能態遷移回低能態，并發出具有特定波長的特征光輻射，用靈敏的光譜儀對等離子體發射光譜中的譜峰位置、峰強等信息進行分析，識別樣品中的元素的種類和相應的含量，可以進行材料的識別、分類、定性以及定量分析。

LIBS是一種用于多元素定性和定量分析的原子發射光譜，能夠實現簡單、快速的多元素同時檢測技術，被譽為“未來化學分析之星”，因為它不需要樣品制備，幾乎無損、快速、安全的多元素分析，特別適用于碳、鋰、硅等輕質元素的檢測。

激光誘導擊穿光譜示意圖


 

能級躍遷示意圖

LIBS的發展歷史

一、20世紀60年代

1960年，第一臺紅寶石激光器的發明為原子光譜分析注入新鮮血液，自此，類似于火花源的激光光束聚焦擊穿現象即見諸文獻報道。

1962年，Jarrell-Ash的Brech發表第一篇關于用激光產生等離子體進行分析的文章，標志著激光燒蝕分析技術的誕生。

1964年，得益于激光器Q開關脈沖技術，使得激光燒蝕無需通過輔助電極放電，直接通過激光產生等離子體進行分析，成為今天LIBS（Laser Induced Breakdown Spectroscopy）的雛形。

二、20世紀80年代

20世紀80年代，美國國家實驗室利用激光誘導等離子體的光譜信息實現了對于物質元素信息的測量，從而將該技術正式命名為LIBS 。

三、21世紀

21世紀，美國NASA采用LIBS技術作為火星車表面礦物分析手段――ChemCam，分析樣品的礦物和化學成分，以確定火星上是否有水，是否有或曾經有適合生命存在的環境，并出色地完成了科考任務。因而，LIBS技術的應用也相應地成為了一大研究熱門，引起國內外專家學者的廣泛關注。
 

LIBS的優勢

LIBS最大優勢在于極低的檢測限，在大多數常規應用中，對于絕大多數元素，LIBS檢出限可以做到10 ppm到100 ppm。在定量分析中，通過LIBS獲得的測量結果的相對標準偏差可以達到3-5%以內，而對于均質材料通�？梢缘�2%以內甚至低于1%。

LIBS的典型應用

元素測試

礦石品質在線分析

冶金行業在線成分分析

煤質分析

土壤重金屬分析

氣溶膠檢測
 

LIBS系統組成設備

對于目前的大部分應用而言，LIBS的使用更多在現場環境，對于使用者而言，LIBS設備的集成性要求是十分苛刻的，隨著測試環境的變化，設備的移動和隨之而來的穩定性要求，也是極高的。因此，LIBS設備的集成，是目前最大的困難。譜鐳光電提供以下LIBS主要部件適用于設備的集成。

1．多通道高分辨率光譜儀

海洋光學Ocean Insight多通道光譜儀MX2500+，憑借其高效的外部同步時鐘，完美的協同了所有通道實現精確的延遲采集，準確的在原子激發輻射突出時采集到完整的原子譜線信號。

同時，MX2500+可以應客戶的需求在180-1100nm的范圍內自由的配置光譜儀的通道數量和覆蓋范圍，最多可配置8個通道，分辨率0.1nm，觸發延遲±450μs，觸發抖動±10ns，系統自帶的高效時鐘可以完美的同步所有通道，并同時實現精確觸發兩臺外部設備（如激光器或微波增強設備）。

2．超緊湊納秒激光器

奧地利公司 Montfort 致力于制造和研發超微型、緊湊脈沖激光器，包括ns、ps、fs激光器，單脈沖能量最高可達100mJ。

 Montfort 產品主要特點：

1、超級小巧、緊湊（納秒激光器50mJ輸出，重量可以小于2kg）；

2、適合野外現場工作，可以實現24V電壓工作；

3、20年半導體泵浦固體激光器的生成經驗（由High Q創始團隊組成）；

4、優異的光束質量。

參數	M-NANO-Nd:YAG	M-NANO-Nd:YAG-532	M-NANO-Nd:YAG-PIV
脈寬	10 ns (+/-5ns)	6 ns (+/-3ns)	6 ns (+/-3ns)
波長	1064 nm	532 nm	532nm
工作頻率	up to 100 Hz	up to 100 Hz	15Hz
光束質量 M2	<3	<3	<3
尺寸(包含控制器）	139 x 132 x 64 mm3	260 x 140 x 64.5mm3	260 x 178 x 64.5mm3
重量(包含控制器）	>2kg	4kg	4kg
工作壽命：	十億次激光發射	十億次激光發射	十億次激光發射
脈沖延遲可調	-1.5µs 至 4µs (激光脈沖與觸發信號之間)	-1.5µs 至 4µs (激光脈沖與觸發信號之間)	0 ms至-300 ms(雙脈沖間隔)

 

杭州譜鐳光電技術有限公司代理Montfort和海洋光學Ocean Insight的全線產品，公司目前有海洋光學的光譜儀可以為您提供試用！