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.

ЛИЭС работает на базе импульсного лазера, который, фокусируясь на поверхности образца, испаряет её и создает небольшое облако плазмы. В состоянии плазмы электроны в атомах отделяются от ядер, либо переходят на более высокие энергетические уровни. По мере охлаждения плазмы электроны в атомах начинают рекомбинировать при этом испуская свет в ультра-фиолетовом, оптическом и инфра-красном диапазонах.

Более 30 лет ЛИЭС используется в качестве лабораторного метода для определения любого элемента в Периодической таблице. Недавно этот метод был внедрен в меньшем масштабе в портативный анализатор (HH LIBS или ЛИЭС), способный анализировать любой элемент в зависимости от диапазона длин волн спектрометра, выбранного для прибора.

1
Вначале импульсный лазер делает прожиг на образце с мощностью 5-6 мДж/импульс и частотой 50 раз в секунду (50 Гц). Лазерный луч проходит через линзу и фокусируется примерно до точки размером 50мкм в диаметре. Длительность импульса составляет 1-2 нс (миллиардные доли секунды), что дает достаточно высокую плотность мощности (энергия/площадь/время) для испарения материала с поверхности и создания плазмы.
2
Плазма охлаждается за несколько сотен микросекунд и электроны начинают рекомбинировать в атомах излучая при этом в УФ, оптическом и ИК- спектральных диапазонах.
3
Бортовой спектрометр анализирует излучение путем измерения длины волны и интенсивности (количества) света на определенных длинах волн – оптического спектра.
4
Встроенное ПО сравнивает спектральные линии с известными длинами волн для определения присутствующих элементов и использует интенсивность этих линий с внутренней калибровкой для определения концентрации элементов.