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              發布時間:2021-01-21 03:33  

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              LIBS使用高峰值功率的脈沖激光照射樣品,光束聚焦到一個很小的分析點(通常10-400微米直徑)。在激光照射的光斑區域,樣品中的材料被燒蝕剝離,并在樣品上方形成納米粒子云團。由于激光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云團的不透明性,即便只是很短暫的激光脈沖激發。但是由于激光誘導擊穿光譜技術易受環境因素影響,同時在定量分方面與傳統技術相比還存在較大的差距,因此激光誘導擊穿光譜技術的推廣,有待于大批研究者的繼續努力。由于激光的能量顯著地被該云團吸收,等離子體逐漸形成。高能量的等離子體使納米粒子熔化,將其中的原子激發并且發出光。原子發出的光可以被檢測器捕獲并記錄為光譜,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,通過軟件算法可以對光譜進行進一步的定性分析(例如材料鑒別,PMI)和定量分析(例如,樣品中某一元素的含量)。



              激光誘導擊穿光譜技術(Laser Induced Breakdown Spectroscopy )簡稱為LIBS,是由美國 Los Alamos 國家實驗室的 David Cremers 研究小組于1962年提出和實現的。這種激光器產生的脈沖寬度大約是在6-15ns之間,能夠滿足激光誘導擊穿光譜系統對激光能量的需要。自從1962年該小組成員Brech提出了用紅寶石微波器來誘導產生等離子體的光譜化學方法之后,激光誘導擊穿光譜技術開始被廣泛應用于多個領域,如鋼鐵成分在線分析、宇宙探索、環境和廢物的監測、文化遺產鑒定、工業過程控制、檢測、地球化學分析,以及美國NASA的火星探測計劃CHEMCAM等,并且開發出了許多基于LIPS技術的小型化在線檢測系統。




              LIBS基本原理

              脈沖激光束經透鏡會聚后輻照在固體靶的表面,激光傳遞給靶材的能量大于熱擴散和熱輻射帶來的能量損失,能量在靶表面聚集,當能量密度超過靶材的電離閾值時,即可在靶材表面形成等離子體,具體表現為強烈的火花,并伴隨有響聲。激光誘導的等離子體溫度很高,通常在10000K以上,等離子體中含有大量激發態的原子、單重和多重電離的離子以及自由電子,處于激發態的原子和離子從高能態躍遷到低能態,并發射出具有特定波長的光輻射,用高靈敏度的光譜儀對這些光輻射進行探測和光譜分析分析,就可以得到被測樣品的成分、含量等信息。隨著激光器以及光譜儀小型化技術的發展,輕便的手持LIBS光譜儀成為現實。通常經過聚焦后的激光功率密度達到GW/cm2量級,光斑處物質蒸發、氣化和原子化后電離,形成高溫、高壓和高電子密度的等離子體。



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