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激光誘導(dǎo)光譜儀技術(shù)發(fā)展趨勢
發(fā)布時間:2019-08-07 13:42:02 點擊:5244
LIBS激光誘導(dǎo)光譜儀是一種分析等離子體發(fā)射光的分析儀器,激光聚焦在測試位點,當(dāng)激光脈沖的能量密度大于擊穿閾值時,即可產(chǎn)生等離子體。
自從1960年第一臺紅寶石激光器的發(fā)明為原子光譜分析注入新鮮血液之后,類似于火花源的激光光束聚焦擊穿現(xiàn)象即見諸文獻報道。1962年 Jarrell-Ash的Brech發(fā)表第一篇關(guān)于用激光產(chǎn)生等離子體進行分析的文章,標(biāo)志著激光燒蝕分析技術(shù)的誕生。1964年,得益于激光器Q開關(guān)脈沖技術(shù),使得激光燒蝕無需通過輔助電極放電,直接通過激光產(chǎn)生等離子體進行分析,這也是今天LIBS的雛形。至20世紀80年代,美國Los Alamos實驗室利用激光等離子體的光譜信息實現(xiàn)了對于物質(zhì)元素信息的測量,從而將該技術(shù)正式命名為LIBS (Laser Induced Breakdown Spectroscopy)。本世紀分析領(lǐng)域的一大新聞就是美國NASA采用LIBS技術(shù)作為火星車表面礦物分析手段——ChemCam,并出色地完成了科考任務(wù)。因而,LIBS技術(shù)的應(yīng)用也相應(yīng)地成為了一大研究熱門。與其他常用元素分析的方法相比,其主要優(yōu)點有:
(1) 利用激光特有的性能,可實現(xiàn)遠程、實時、在線元素檢測。
(2) 儀器體積相對較小,適用于現(xiàn)場分析、可在惡劣條件下進行測定。
(3) 可用于各種形態(tài)的固體、液體甚至氣體分析,而且無需繁瑣的樣品前處理過程,分析簡便、快速。
(4) 可測定難溶解的高硬度材料,對樣品尺寸要求不嚴格,且對樣品的破壞性小,實現(xiàn)微損甚至近于無損檢測,樣品消耗量極低(約0.1μg-0.1mg)。
(5) 分析時間短,從激光脈沖發(fā)射到信號收集的整個過程僅僅需要毫秒級別的時間。
(6) 可進行多元素同時檢測。
激光誘導(dǎo)光譜儀技術(shù)發(fā)展趨勢
遠距離輻射光接收技術(shù)及光纖傳感技術(shù)的迅速發(fā)展使得激光技術(shù)對高溫、惡劣環(huán)境下的非接觸分析得以實現(xiàn),對環(huán)境的較好適應(yīng)性使其成為優(yōu)秀的原位監(jiān)測手段,賦予其優(yōu)異的實用性。憑借著以上優(yōu)勢,LIBS技術(shù)在光譜分析領(lǐng)域的舞臺上嶄露頭角。在過去的三十多年中,國際研究者對LIBS的理論基礎(chǔ)進行了大量的研究工作。主要集中于高速相機拍攝LIBS等離子體形貌、不同物質(zhì)時間分辨譜圖、LIBS等離子體溫度及電子數(shù)密度的估算、激光與物質(zhì)相互作用機理的研究等。
到目前國內(nèi)已經(jīng)有LIBS技術(shù)的各類光譜儀,國外分析儀器的價格變得不再昂貴,行業(yè)處于多家企業(yè)共存,百家爭鳴的狀態(tài)。
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