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光谱仪新技术LIBS激光诱导光谱仪!手持光谱仪高精度

发布时间:2019-03-13 08:59:30         点击:150

激光诱导光谱仪LIBS

激光诱导击穿光谱技术通过超短脉冲激光聚焦样品表面形成等离子体,进而对等离子体发射光谱进行分析以确定样品的物质成分及含量。超短脉冲激光聚焦后能量密度较高,可以将任何物态(固态、液态、气态)的样品激发形成等离子体LIBS技术(原则上)可以分析任何物态的样品,仅受到激光的功率以及摄谱仪&检测器的灵敏度和波长范围的限制。再者,几乎所有的元素被激发形成等离子体后都会发出特征谱线,因此,LIBS可以分析大多数的元素。如果要分析的材料的成分是已知的,LIBS可用于评估每个构成元素的相对丰度,或监测杂质的存在。

在实践中,检测极限是:

a)等离子体激发温度的函数,

b)光收集窗口,以及

c)所观查的过渡谱线的强度。

LIBS利用光学发射光谱,并且是该程度非常类似于电弧/火花发射光谱。

激光诱导击穿光谱仪是光谱分析领域一种崭新的分析手段,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强度激光光斑(等离子体),使样品激发发光,这些光随后通过光谱系统和检测系统进行分析。这种技术对材料中的绝大部分无机元素非常敏感.。同时能分析低原子数元素例如:氢-钠的元素,这些元素用其他技术很难分析。

激光诱导手持光谱仪

LIBS的原理

LIBS使用高峰值功率的脉冲激光照射样品,光束聚焦到一个很小的分析点(通常10-400微米直径)。在激光照射的光斑区域,样品中的材料被烧蚀剥离,并在样品上方形成纳米粒子云团。由于激光光束的峰值能量是相当高的,其吸收及多光子电离效应增加了样品上方生成的气体和气溶胶云团的不透明性,即便只是很短暂的激光脉冲激发。由于激光的能量显著地被该云团吸收,等离子体逐渐形成。高能量的等离子体使纳米粒子熔化,将其中的原子激发并且发出光。原子发出的光可以被检测器捕获并记录为光谱,通过对光谱进行分析,即可获得样品中存在何种元素的信息,通过软件算法可以对光谱进行进一步的定性分析(例如材料鉴别,PMI)和定量分析(例如,样品中某一元素的含量)。

LIBS的检出限

基于以上原因,LIBS的检出限可以从几ppm一直到%级的范围。在大多数常规应用中,对于绝大多数元素,LIBS检出限可以做到10 ppm100 ppm。在定量分析中,通过LIBS获得的测量结果的相对标准偏差可以达到3-5%以内,而对于均质材料通常可以到2%以内甚至<1%

LIBS是对手持光谱仪的补充

X射线荧光分析仪不能识别的轻元素,包括镁(Mg)、硅(Si)、锂(Li)、铍(Be)和硼(B,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还可以广泛适用于地质、煤炭、冶金、制药、环境、科研等不同领域的应用。

除了传统的实验室的应用,LIBS还是为数不多的可以做成手持便携装置的元素分析技术,更是目前为止被认为唯一可以做在线分析的元素分析技术。这将使分析技术从实验室领域极大地拓展到户外、现场、甚至生产工艺过程中。

 

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