激光誘導擊穿光譜的基本原理(lǐ)

 在如此之高(gāo)的激光功率密度作(zuò)用下，被測材料表面就會(huì)有(yǒu)幾微克的物質被噴射出來(lái)，這個(gè)過程通(tōng)常被稱為(wèi)激光剝離，同時(shí)材料表面還(hái)會(huì)産生(shēng)壽命很(hěn)短(duǎn)但(dàn)亮度很(hěn)高(gāo)的等離子體(tǐ)，其瞬間(jiān)溫度可(kě)達10,000℃。在這個(gè)熱等離子體(tǐ)中，噴射出來(lái)的物質離解成激發态的原子和(hé)離子。在激光脈沖結束後，由于等離子體(tǐ)以超音(yīn)速向向外擴展所以迅速地冷卻下來(lái)。在這段時(shí)間(jiān)內(nèi)，處于激發态的原子和(hé)離子從高(gāo)能态躍遷到低(dī)能态，并發射出具有(yǒu)特定波長的光輻射。用高(gāo)靈敏度的光譜儀對這些(xiē)光輻射進行(xíng)探測和(hé)光譜分析分析，就可(kě)以得(de)到被測材料的元素構成信息。

在測量時(shí)要使用帶門(mén)控的探測器(qì)來(lái)記錄激光脈沖延遲一段時(shí)間(jiān)後所産生(shēng)的激光等離子體(tǐ)的光輻射，這是由于隻有(yǒu)在等離子體(tǐ)已經膨脹并開(kāi)始冷卻時(shí)才會(huì)出現原子或者離子的特征輻射譜線。從下面的光譜圖中展示了在不同的探測器(qì)采樣時(shí)間(jiān)延遲下得(de)到的锝的特征輻射譜線，從中可(kě)以看出在快門(mén)延遲10微秒(miǎo)時(shí)得(de)到的譜線強度大(dà)。?LIBS的測量性和(hé)精度分别優于10％和(hé)5％。
 

對任何材料的真正無損檢測

遠程分析能力

無需樣品預處理(lǐ)

LIBS技術可(kě)以直接對材料進行(xíng)分析，而不需要對材料做(zuò)任何預處理(lǐ)。 但(dàn)如果樣品表面塗覆有(yǒu)其他物質（比如氧化的或者塗層的鋼材）時(shí)，則要用激光先把樣品表面的塗層清理(lǐ)幹淨，把下面的被測材料暴露出來(lái)，才能對樣品做(zuò)分析。激光清除過程的效率取決于所要清除的材料種類以及所激光能量。通(tōng)常對于幾百微米厚的氧化物、油污或者塗層，使用一個(gè)小(xiǎo)巧的低(dī)功率激光器(qì)就可(kě)以很(hěn)快清除幹淨。此外，激光等離子體(tǐ)産生(shēng)的超聲震波對去除半流體(tǐ)或者粘滞性污物有(yǒu)非常好的效果。例如，利用 LIBS技術可(kě)以分析表面裹有(yǒu)幾厘米厚的氫氧化鎂礦泥的金屬。

定量分析微量元素 
對LIBS系統進行(xíng)定标後就可(kě)以對基體(tǐ)材料中的微量元素進行(xíng)定量分析，比如分析鋼材中的鉻、鋁合金中的鎂、玻璃中的鐵(tiě)、硫酸銅中的銅等。定标時(shí)要使用經過鑒定的樣品材料，這個(gè)樣品材料與被測材料具有(yǒu)相同的基體(tǐ)，但(dàn)含有(yǒu)不同含量的被分析元素。在分析時(shí)通(tōng)常采用所謂的“內(nèi)部标準化”的過程，即把被分析元素的譜線強度和(hé)基體(tǐ)材料的譜線強度進行(xíng)比較，這樣就可(kě)以減少(shǎo)由于激光的脈沖 - 脈沖能量不一緻性所導緻的等離子體(tǐ)條件變化對測量結果的影(yǐng)響。要想得(de)到好的分析結果就要對LIBS的硬件進行(xíng)仔細的設計并采用合适的測量方法。LIBS系統測量的靈敏度與許多(duō)因素有(yǒu)關：被分析物和(hé)基體(tǐ)材料的結合方式， LIBS系統和(hé)被測樣品的距離，以及是否需要遙測等。LIBS系統測量結果的正确性可(kě)優于10% ，精度可(kě)優于5%。不同元素的典型檢測限請(qǐng)參閱下面的元素周期表。

測量速度快、非接觸測量

分層結構和(hé)表面塗層的深度輪廓分析 
由于激光可(kě)以以一種可(kě)控的方式來(lái)清除表面塗層，因此分層結構的深度輪廓分析可(kě)以用LIBS技術來(lái)進行(xíng)。 在激光不斷“鑽入”到被測材料中的同時(shí)用光譜儀對其産生(shēng)的光輻射進行(xíng)光譜測量，就可(kě)以得(de)到被測材料的構成成分元素随深度變化的函數。通(tōng)常這一技術隻能用于那(nà)些(xiē)在典型LIBS系統中激光器(qì)的參數下比較容易去除的材料。比如在鋼材上(shàng)鋅鍍的過程控制(zhì)中的成分分析，探測油漆中的重金屬（鉛、鈾、钚等），檢測混凝土的成分污染等。

激光誘導擊穿光譜應用 
● 材料的遠程無損分析，定性和(hé)識别 
● 危險材料 ( 高(gāo)溫、放射性、化學毒性材料 ) 的遠程探測和(hé)元素分析 
● 存儲容器(qì)的放射性污染的現場(chǎng)檢測 ( 玻璃化的高(gāo)等級廢料、中間(jiān)級廢料 ) 
● 不易接近環境中鋼材的現場(chǎng)成分分析 ( 核反應堆壓力容器(qì)等 ) 
● 廢料回收過程中快速鑒别金屬和(hé)合金 
● 關鍵部件在制(zhì)造和(hé)裝配過程中的金屬鑒定（ Positive Metal Identification ） 
● 對液态金屬和(hé)合金進行(xíng)過程控制(zhì)時(shí)的在線成分分析 ( 如鋼中的碳、矽、磷等含量的測定 ) 
● 對液态玻璃進行(xíng)過程控制(zhì)時(shí)的在線成分分析 ( 如鐵(tiě)、鉛等含量的測定 ) 
● 對淹沒在水(shuǐ)中的材料進行(xíng)現場(chǎng)識别 ( 如金屬、合金、陶瓷、礦物質、放射性材料等 ) 
● 對物體(tǐ)表面塗層的深度輪廓分析和(hé)成分分析 ( 如電(diàn)鍍鋼、塑料膜層、油漆中的重金屬等 ) 
● 空(kōng)氣中微粒的在線監測 ( 如煙囪排放監測 ) 
● 複雜形狀物體(tǐ)的成分分析