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激光誘導擊穿光譜技術(shù)工作原理和優(yōu)勢

閱讀:1189      發(fā)布時間:2024-5-16
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  激光誘導擊穿光譜技術(shù)是一種基于原子發(fā)射光譜的分析技術(shù),用于識別和定量分析材料中的元素成分。這種技術(shù)的顯著特點是使用高能量的脈沖激光束來燒蝕(蒸發(fā)或剝離)樣品表面的微小區(qū)域,產(chǎn)生等離子體,然后通過分析等離子體發(fā)射光譜來確定樣品中存在的元素種類及其濃度。
  工作原理如下:
  1. 激光燒蝕:在LIBS過程中,首先使用一個高功率的脈沖激光器(通常是納秒級或飛秒級的),其激光束被聚焦到樣品表面。激光的能量密度足夠高,以至于能夠瞬間將樣品表面的物質(zhì)加熱到高溫,導致材料的迅速汽化、電離,形成一個由電子、離子和中性原子組成的等離子體。
  2. 等離子體發(fā)射:隨著等離子體的冷卻,其中的電子和離子開始重新結(jié)合,原子從激發(fā)態(tài)躍遷到低能態(tài)時釋放出光子。這些光子形成了特定波長的光,即特征發(fā)射線,每種元素的發(fā)射譜線是不可替代的,因此可以作為該元素的指紋。
  3. 光譜收集與分析:使用光譜儀(通常包括光柵或棱鏡分光器和探測器,如光電倍增管或電荷耦合器件CCD)來收集等離子體發(fā)出的光。光譜儀將這些光分散成不同波長的光譜,然后記錄下來。通過對這些光譜進行分析,可以確定樣品中存在的元素以及它們的相對含量。
  4. 定量分析:通過比較樣品光譜中的特征發(fā)射線強度與已知標準或校準曲線,可以實現(xiàn)對元素的定量分析。這通常涉及到復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理和校準過程,以補償矩陣效應(yīng)、燒蝕效率變化和其他可能影響結(jié)果準確性的因素。
  LIBS技術(shù)的優(yōu)點包括:
  - 快速分析:LIBS可以在幾秒鐘內(nèi)提供分析結(jié)果。
  - 無需或少需樣品準備:對于固體樣品,通常不需要復(fù)雜的前處理。
  - 多元素分析:能夠同時檢測多種元素。
  - 非接觸式測量:激光可以從遠處照射到樣品上,適用于難以接近或危險環(huán)境的樣品分析。
  - 在線和實時分析能力:可以集成到生產(chǎn)線上,實現(xiàn)過程監(jiān)控和質(zhì)量控制。

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