雷射元素光譜分析儀(LIBS)是什麼

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雷射元素光譜分析儀(LIBS

雷射元素光譜分析儀(LIBS – Laser-Induced Breakdown Spectroscopy)是一種利用雷射剝蝕(Ablation)微量樣本並產生電漿,再利用電漿光譜進行化學元素定性/定量分析的儀器。受測樣本可以是固體、液體或氣體的形式。當微量樣本被雷射激發成電漿態後會放光,系統便利用電漿光譜以區分樣本之組成元物及其成分,或樣本進行分類。

雷射元素光譜分析儀(LIBS)如何運作?

雷射元素光譜分析儀(LIBS)利用高功率雷射產生的雷射脈衝,經由透鏡加以調整後將固態,液態甚至氣態的樣本上進行微量剝蝕並產生電漿。再針對所產生的電漿光譜進行元素分析。

電漿核心的溫度可能超過50,000K度。在這個階段,樣本物質在電漿核心已經原子化了,而其電漿通常已經高度離子化,隨著時間電將會開始冷卻,其發光也隨減弱。電漿的最佳放光狀態會隨著時間及溫度而有所改變,而且會和雷射的波長及能量不同而不同。例如,當雷射能量在50 – 400 mJ,而其脈衝為~10 ns時,其電漿及放光的變化會如同下圖所示。當雷射能量變高,其放光時間會隨之變長,反之奕然。

電漿放光產生之光譜可以使用相關的化學分析軟體製作檢量線(calibration curves)以針對不同元素加以定量。或是進行分類比對以決定受測物之類型。下圖為樣本經雷射剝離, 放光, 形成光譜的過程。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

雷射元素光譜分析儀(LIBS)的優點

雷射元素光譜分析儀(LIBS)可運用在工業生產線或是實驗室中的化學元素定性分析或定量分析。LIBS是一種非常靈活的分析方式,其主要有點是:

  • 分析速度快。
  • 通除無需樣本前處理(sample preparation)。
  • 高敏感度,接近全元素分析,包含原子序小於12的碳、氫、氧、鋰、硼等輕元素。
  •  同時偵測所有元素。

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