LIBS: Портативная Лазерная Исковая Эмиссионная Спектроскопия
LIBS или ЛИЭС — это тип оптико-эмиссионной спектроскопии, метод, используемый для измерения концентраций элементов в металлах и прочих материалах.
LIBS работает на базе импульсного фокусированного лазера, который обжигает образцы с достаточной энергией, для того, чтобы создать плазму вокруг пораженной области. Связанные атомные электроны в результате этого отделяются от атомов составляющих материал. По мере охлаждения плазмы атомы рекомбинируют с электронами и при этом испускают свет в Ультра-Фиолетовом, Оптическом и Инфра- Красном диапазонах.
LIBS используется более 30 лет как лабораторный метод, способный определять любой Элемент в Периодической таблице. Недавно этот метод был миниатюризирован в портативный анализатор (HH LIBS или ЛИЭС), способный анализировать любой элемент в зависимости от диапазона длин волн спектрометра, выбранного для прибора.
1
В начале импульсный лазер делает прожиг на образце с энергией 5-6 мДж/импульс и пульсирующий с частотой 50 раз в секунду (50 Гц). Лазер проходит через линзу, чтобы фокусировать лазерный луч примерно до 50 мкм. Длительность импульса составляет 1-2 нс (миллиардные доли секунды), что дает достаточно высокую плотность мощности (энергия / площадь / время) для испарения материала, создающего плазму.
2
Когда плазма охлаждается за несколько сотен микросекунд, электроны, которые были удалены из атомов, рекомбинируют с атомами, излучая свет в ультрафиолетовом, оптическом и инфракрасном спектральных диапазонах.
3
Бортовой спектрометр анализирует излучаемый свет путем измерения длины волны и интенсивности (количества) света на определенных длинах волн — оптического спектра.
4
Встроенное программное обеспечение сравнивает спектральные линии с известными длинами волн, чтобы определить, какие элементы присутствуют, и использует интенсивность этих линий с внутренней калибровкой, чтобы количественно определить концентрацию элемента.