في السنوات الأخيرة، أظهرت تقنية التحليل الطيفي بالانهيار المستحث بالليزر (LIBS) إمكانات هائلة وآفاق تطبيق واسعة في مجالات متنوعة كالتفتيش الصناعي، والرصد البيئي، وبحوث المواد العلمية، وذلك بفضل خصائصها التحليلية السريعة وغير المدمرة للعناصر. ويكمن جوهر هذه التقنية في استخدام نبضات ليزر عالية الطاقة لإثارة العينة بشكل فوري لتوليد البلازما، وتحقيق كشف دقيق لتركيب المادة من خلال تحليل طيف انبعاث البلازما. ويُعد أداء "قلب" نظام LIBS، وهو الليزر، عاملاً حاسماً في تحديد دقة التحليل وكفاءة العمل.

مقدمة في تقنية التحليل الطيفي بالليزر (LIBS)

تعتمد تقنية LIBS على المبدأ الأساسي للتفاعل بين الليزر والمادة:

تكوين البلازما: من خلال تركيز نبضات الليزر عالية الطاقة، تتبخر جميع المواد الموجودة على سطح العينة على الفور، مما يؤدي إلى تكوين بلازما ذات درجة حرارة عالية.

الانبعاث الطيفي: تنبعث من الذرات والأيونات في البلازما أطياف مميزة أثناء عملية إزالة الإثارة.

تحليل المكونات: من خلال جمع وتحليل الأطياف المميزة، يمكن للمطياف إجراء تحليلات نوعية وكمية لخصائص العناصر (أي الخطوط الطيفية المميزة التي تمتلكها).

من مزايا تقنية التحليل الطيفي بالليزر (LIBS) أنها لا تتطلب معالجة مسبقة معقدة للعينات، ويمكنها إجراء تحليل سريع متعدد العناصر لأنواع مختلفة من العينات، مثل المواد الصلبة والسائلة والغازية. وهي مناسبة بشكل خاص للكشف المباشر والتحليل عن بُعد في المواقع الصناعية.

التطبيق الواسع لتقنية التحليل الطيفي بالليزر (LIBS)

تحليل المواد الصناعية: مثل الكشف عن تركيب سبائك الألومنيوم، وفرز خردة المعادن، وتحليل تركيب مواد الأغشية، وما إلى ذلك.

الرصد البيئي: الكشف عن المعادن الثقيلة في التربة، وتحليل الملوثات في المسطحات المائية.

مجالات البحث: تحليل مواد البناء القديمة، تحليل الفنون العتيقة، استكشاف أعماق البحار، إلخ.

الطب الحيوي: التعرف على علامات الأمراض في الدم وفحصها، وتصوير توزيع عناصر الأنسجة، وما إلى ذلك.

بالاعتماد على تقنية التحليل الطيفي بالليزر (LIBS)، يمكننا فرز سبائك الألومنيوم المهدرة في صناعة إعادة تدوير الألومنيوم بسرعة، مما يُحسّن بشكل كبير من كفاءة إعادة استخدام الموارد. في الوقت نفسه، يُمكن الحصول على بيانات مباشرة لتحليل نسب العناصر في الأغشية الموصلة الشفافة مثل Al-In-Sn-O، وبالتالي تحسين أدائها الكهروضوئي، وغير ذلك.

خصائص الليزر المستخدم في تقنية التحليل الطيفي بالليزر (LIBS)

لتحقيق إثارة مستقرة للبلازما وإشارات طيفية عالية الجودة، يجب أن يتمتع الليزر المستخدم في أنظمة LIBS بما يلي:

طاقة النبضة الواحدة العالية (عادةً عند مستوى الميلي جول): تضمن طاقة النبضة الواحدة العالية إمكانية تفكيك العينة بشكل فعال، مما يؤدي إلى توليد بلازما ذات كثافة كافية.

عرض النبضة القصير (بمستوى النانوثانية): لا يقتصر الأمر على زيادة القدرة القصوى بشكل ملحوظ فحسب، بل يقلل أيضًا بشكل فعال من التأثير الحراري على المكونات قيد الاختبار. ويمكن أن يوفر حماية جيدة لبعض المكونات الحساسة لدرجات الحرارة العالية.

جودة شعاع ممتازة: إن ميزة البقع الضوئية الصغيرة والموحدة تعزز بشكل كبير دقتها المكانية.

مع الزيادة المستمرة في طاقة الليزر التقليدي المضخّم بالوميض، ظهرت سلسلة من العيوب، مثل حجمه الكبير ومعدل تكراره المنخفض. حاليًا، أصبح ليزر الحالة الصلبة المضخّم بالديود (DPSSL) أحد الخيارات المثالية لأنظمة التحليل الطيفي بالليزر (LIBS) نظرًا لبنيته المدمجة وكفاءته العالية وتشغيله المستقر.

ليزرات الحالة الصلبة المضخّة بالديود من RealLight مصممة خصيصًا لتقنية LIBS

ال سلسلة PQE من ليزرات الحالة الصلبة المضخّمة بالديود تم إطلاقه بواسطة ريل لايت تم تحسينها خصيصًا لتطبيقات LIBS وتتميز بالخصائص التالية:

الطول الموجي: 1064 نانومتر

طاقة النبضة الواحدة: 10 ملي جول

تردد التكرار: 10 هرتز

عرض النبضة: <3 نانوثانية

تصميم صغير الحجم: يمكن دمجه بسهولة مع أنظمة LIBS المحمولة أو المتصلة بالإنترنت المختلفة في حجم صغير للغاية

نبضات الليزر الناتجة عن ريل لايت‘s سلسلة PQE من ليزرات الحالة الصلبة المضخّمة بالديود تتميز هذه التقنية بطاقة عالية وعرض نبضة قصير. فهي لا تُثير البلازما بفعالية فحسب، بل تُقلل أيضًا من الضوضاء الخلفية بشكل ملحوظ. وعند دمجها مع كواشف غير مُبوبة، يُمكنها تحقيق نسبة إشارة إلى ضوضاء عالية في الحصول على البيانات الطيفية.

مع التطور المستمر لتقنية التحليل الطيفي بالليزر (LIBS)، وللانتقال نحو سهولة الحمل والذكاء والتسويق، أصبحت الليزرات المدمجة وعالية الأداء ضرورية للغاية. ليزر الحالة الصلبة المضخّم بالديود تم تطويره بشكل مستقل بواسطة ريل لايت تتميز تقنية LIBS بأداء ممتاز للمعلمات وتصميم موثوق، مما يجعلها بمثابة القوة الدافعة الأساسية لتزويد المستخدمين بتحليل دقيق.

تنويه: بعض محتوى هذه المقالة مأخوذ من الإنترنت. وهي مخصصة لأغراض البحث التقني وتبادل المعلومات، وتُستخدم فقط كمرجع لكم وللتعلم. في حال وجود أي معلومات غير دقيقة أو أخطاء أكاديمية في الوصف، يُرجى إبلاغنا بها فورًا. في حال وجود أي مشاكل متعلقة بحقوق النشر، يُرجى التواصل معنا وسنقوم بالتحقق منها وإزالتها في أقرب وقت ممكن.