激光诱导击穿光谱技术LIBS
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班级电子硕4128班
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f1激光诱导击穿光谱技术LIBS简介
激光诱导击穿光谱技术LaserI
ducedBreakdow
Spectroscopy简称为LIBS是由美国LosAlamos国家实验室的DavidCremers研究小组于1962年提出和实现的。自从1962年该小组成员Brech最先提出了用红宝石微波激射器来诱导产生等离子体的光谱化学方法之后激光诱导击穿光谱技术开始被广泛应用于多个领域如钢铁成分在线分析、宇宙探索、环境和废物的监测、文化遗产鉴定、工业过程控制、医药检测、地球化学分析以及美国NASA的火星探测计划CHEMCAM等并且开发出了许多基于LIPS技术的小型化在线检测系统。
2LIBS发展概况
自1960年世界上第一台红宝石激光器问世两年后Brech和Cross就实现了固体样品表面的激光诱导等离子体开启了LIBS技术的历程。1963年调Q激光器的发明大大促进了LIBS技术的发展这种激光器的单个短脉冲具有极高的功率密度足以产生光谱分析所需的激光等离子体。因此调Q激光器的发明被称为LIBS技术诞生的标志。1965年Zel’dovicha
dRaizer把LIBS技术的应用延伸到气体样品。70年代初JarrellAsh和CarlZeiss制造了世界上第一台工业应用LIBS设备需要说明的是这套LIBS设备中短脉冲激光用于烧蚀样品然后用电弧激发样品。美国洛斯阿拉莫斯国家实验室LANL曾致力于LIBS分析技术的机理研究和应用在1987年将其应用于乏燃料后处理工艺中铀浓度分析。在八十年代LIBS被应用于液体样品以及分析土壤中的金属及污染物。德国卡尔斯鲁厄核中心从上世纪90年代初开始致力于将LIBS应用于高放废液玻璃固化工艺控制分析获得巨大成功随后模拟高放废液玻璃固化体中27种元素的实时定量分析。意大利国家原子分子物理研究所ACIUCCI和MCORSI等提出了一种无需“校准曲线”的LIPS定量化分析技术CFLIBS进一步发展了LIBS技术在定量分析中的应用。SPala
co和JJLaser
a利用多元线性回归法来定量分析物质成分含量以消除基体效应的影响获得很好的效果。
3LIBS基本原理
脉冲激光束经透镜会聚后辐照在固体靶的表面激光传递给靶材的能量大于热扩散和热辐射带来的能量损失能量在靶表面聚集当能量密度超过靶材的电离阈值时即可在靶材表面形成等离子体具体表现为强烈的火花并伴随有响声。激光诱导的等离子体温度很高通常在10000K以上等离子体中含有大量
f激发态的原子、单重和多重电离的离子以及自由电子处于激发态的原子和离子从高能态跃迁到低能态并发射出具有特定波长的光辐射用高灵敏度的光谱仪对这些光辐射进行探测和光谱分析分析就可以r