基本原理:
当脉冲激光汇聚照射到样品上时,样品材料的微观离子被烧蚀、剥离、雾化,并在样品上方产生寿命很短、温度超高的微束等离子体。物质被离解成激发态的原子和离子。脉冲结束后,等离子体以超音速向向外扩展,迅速冷却。处于激发态的原子和离子在从高能态向低能态跃迁的过程中,发射具有特定波长的光。LIBS正是通过对这些特征光进行探测与分析,获得到被测材料的元素构成信息及含量多少。
激光器主要参数:
- 激光:波长1064nm;重复频率5 Hz;脉宽<10ns(FWHM);单脉冲能量1000mJ;
能量稳定性(RMS):≤0.3%
- 能量控制:连续可调;
- 光斑大小控制:25μm(到达样品表面的烧蚀光斑直径)。
光谱仪和探测器主要参数:
- 单次探测谱宽: 350-550 nm(可根据客户要求扩展和定制);
- 分辨率:0.1-0.2 nm;
特点:
- 分析速度极快,仅需要几秒钟便可得到准确图谱。
- 微损害式扫描, 产生的疤痕仅直径25微米。
- 无需制样,直接分析固体、液体和颗粒状粉末。
- 全元素分析,从C、H、O等轻元素到重金属元素均可分析
- 高灵敏度微量分析,可对ppm级元素进行检测
应用领域:
- 农作物中的元素检测:近年来重金属污染严重,作物中重金属元素含量影响着 人们的身体健康。LIBS技术具有快速高效的检测能力,在这一领域有着很好的 发展前景。
- 合金材料鉴别:在金属冶炼、机械制造、压力容器、电力电站、石油化工、生 物制药、航空航天、水泥化肥等行业生产过程中,LIBS可以用以确保生产与安 装中所使用的合金零部件与设计要求的规格完全一致。
- 矿物、土壤成分检测:矿物勘探,土壤环境监控等领域需要对其样品进行成分 分析,甚至在外太空探索时也可以应用到LIBS检测技术。
- 生物危害品的鉴别:LIBS作为理想的生物危害品探测器,具有快速,高灵敏, 可远程检测,无需样品制备等优点,对生物危害品的鉴别主要通过其原子元素 成分,因此具有普适性,比如对于一些细菌来说,钙,钾,钠的含量多少决定 了它们的品种
- 塑料的分类和回收:激光击穿光谱法LIBS可以对塑料的不可降解成分进行迅 速、准确的在线分析,确定其中微量金属的成分及含量,为塑料分类和重金属 前期处理提供了高效便捷的工具。
- 大气成分检测:大气中重金属颗粒成分对人类健康有严重的危害,LIBS可对其 进行快速准确检测,从而保障市民的健康安全。
典型图谱: