libs

libs

LIBS是Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (雷射誘導擊穿光譜學)的簡稱,該技術通過超短脈衝雷射聚焦樣品表面形成電漿,利用光譜儀對電漿發射光譜進行分析,以此來識別樣品中的元素組成成分,進而可以進行材料的識別、分類、定性以及定量分析。

什麼是LIBS?

LIBS是Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (雷射誘導擊穿光譜儀)的簡稱,該技術通過超短脈衝雷射聚焦樣品表面形成電漿,利用光譜儀對電漿發射光譜進行分析,以此來識別樣品中的元素組成成分,進而可以進行材料的識別、分類、定性以及定量分析。

LIBS原理 LIBS原理

LIBS有哪些用途?

自從LIBS技術問世以來,該技術就被公認為是一種前景廣闊的新技術,將為分析領域帶來眾多的創新套用。LIBS作為一種新的材料識別及定量分析技術,既可以用於實驗室,也可以套用於工業現場的線上檢測。其主要特點為:

•快速直接分析,幾乎不需要樣品製備

•可以檢測幾乎所有元素

•可以同時分析多種元素

•基體形態多樣性 - 可以檢測幾乎所有固態樣品

LIBS彌補了傳統元素分析方法的不足,尤其在微小區域材料分析、鍍層/薄膜分析、缺陷檢測、珠寶鑑定、法醫證據鑑定、粉末材料分析、合金分析等套用領域優勢明顯,同時,LIBS還可以廣泛適用於地質、煤炭、冶金、製藥、環境、科研等不同領域的套用。

除了傳統的實驗室的套用,LIBS還是為數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線上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、現場、甚至生產工藝過程中。

LIBS的基礎知識

LIBS使用高峰值功率的脈衝雷射照射樣品,光束聚焦到一個很小的分析點(通常10-400微米直徑)。在雷射照射的光斑區域,樣品中的材料被燒蝕剝離,並在樣品上方形成納米粒子云團。由於雷射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雲團的不透明性,即便只是很短暫的雷射脈衝激發。由於雷射的能量顯著地被該雲團吸收,電漿逐漸形成。高能量的電漿使納米粒子熔化,將其中的原子激發並且發出光。原子發出的光可以被檢測器捕獲並記錄為光譜,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,通過軟體算法可以對光譜進行進一步的定性分析(例如材料鑑別,PMI)和定量分析(例如,樣品中某一元素的含量)。

檢出限和定量分析

LIBS檢出限很大程度上取決於被測樣品的類型、具體哪些元素,以及儀器的雷射器/光譜檢測器的選型配置。基於以上原因,LIBS的檢出限可以從幾ppm一直到%級的範圍。在大多數常規套用中,對於絕大多數元素,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,而對於均質材料通常可以到2%以內甚至<1%。

LIBS的產業化進程

LIBS概念自上世紀60年代首次提出以來,因各種原因,一直以來主要用於科學研究領域。隨著技術的不斷突破,例如穩定可靠的雷射器、高解析度光譜儀、以及分析軟體技術等進展,LIBS的產業化在近十年中有了快速的發展,使其成為可以真正套用於實驗室甚至工業現場的實用分析儀器。

主要技術參數

手持式LIBS雷射誘導擊穿光譜儀

型號 4235
分析環境 空氣
重量 2.4Kg
分析波長範圍 200-700nm
雷射波長 1574nm
雷射安全等級 Class 1M
燒灼能量 5mJ
顯示屏 5”彩色觸控螢幕
語言 中英文可選(支持多種語言)
數據交換 USB檔案存儲
電池 鋰電池,連續激發雷射>4hr,正常工作>8hr

台式LIBS雷射誘導擊穿光譜儀

元素測量範圍 原子序數Z>=1 (包括C, H, O等有機元素,以及N, Li, Be, B等輕元素,以及幾乎所有金屬、非金屬元素)
濃度範圍 10ppm至%級別(取決於元素及儀器配置)
分析時間 一般20s左右
樣品形態 固體或粉末(粉末需要壓片後測量)。直接測量,無需特別的樣品製備
樣品放置及定位 XYZ三軸可自由定位樣品台,並可以以微米為單位精確位置定位
樣品成像 雙鏡頭配置。廣角鏡頭用於大視野觀察,高倍放大鏡頭用於微觀精確定位
最低樣品質量 ~100pg至10 μg(取決於樣品)
最大樣品尺寸 約12.7cm x 22.8cm x 12.7cm
分析光斑尺寸 光斑大小可調。最小:<10μm(取決於雷射器),最大:500μm
分析深度 ~1 - 100μm,取決於材料材質及雷射器能量設定
雷射能量計量 0~400mJ/脈衝+/-5%,可調
雷射器 Nd:YAG 1064nm波長,200mJ/脈衝 266nm波長,50mJ/脈衝
光譜探測器 4通道或7通道寬頻光譜儀(波長λ = 190 - 950) Echelle中階梯iCCD高解析度光譜儀(波長λ = 200 - 900)
所需氣體 分析C, N, H, O等有機元素時需要少量的氬氣或氦氣作為保護氣

其他參考內容

1,雷射誘導擊穿光譜技術(laser induced breakdown spectroscopy)簡稱LIBS,是一種光譜探測技術。基於高功率密度的雷射作用在樣品表面,產生雷射誘導電漿,通過探測雷射誘導電漿中的原子和離子譜線,來確定樣品的成分組成的一種光譜分析工具。

2,Lithium Batterys 鋰離子電池的簡稱。

相關詞條

熱門詞條

聯絡我們