لقد تم استخدام مطيافية الانهيار المستحث بالليزر (LIBS) وغيرها من تقنيات مطيافية الانبعاث الذري المتقدمة على نطاق واسع للتحليل السريع والدقيق لتكوين المواد.

تعتمد تقنية التحليل الطيفي بالليزر (LIBS) بشكل أساسي على ليزر نبضي عالي الطاقة كمصدر للضوء. ومن خلال عدسة تركيز، يتم تركيز شعاع من الليزر النبضي عالي الطاقة (عادةً ما يكون في مستوى النانوثانية) على سطح العينة. يتم تسخين الكمية الضئيلة من المادة المثارة على سطح العينة وتبخيرها وتأيينها على الفور، مما يُشكل بلازما عابرة عالية الحرارة والسطوع. ومع تبريد البلازما، تنتقل الذرات والأيونات المثارة داخلها من حالات الطاقة العالية إلى حالات الطاقة المنخفضة، مُصدرةً خطوطًا طيفية مميزة بأطوال موجية محددة. يمكن تحليل هذه الإشارات الضوئية إلى أطيافها المقابلة باستخدام مطياف وكواشف (مثل CCDs). ومن خلال تحديد هذه الخطوط الطيفية المميزة وشدتها بدقة، يُمكن إجراء تحليل نوعي وكمي سريع للعناصر داخل العينة.

تكمن ميزته الأبرز في عدم الحاجة عمليًا إلى تحضير العينات. فسواءً كانت العينات صلبة أو سائلة أو غازية، يمكن الحصول على نتائج التحليل مباشرةً وبسرعة. ومن خلال تحليل العينات مباشرةً، يُلغى بذلك الحاجة إلى عمليات المعالجة المسبقة المعقدة والمستهلكة للوقت. إضافةً إلى ذلك، يُتيح هذا الجهاز تحليلًا سريعًا في الوقت الفعلي، حيث يلتقط طيفًا كاملًا بنبضة ليزر واحدة. ويمكن إتمام العملية برمتها في غضون أجزاء من الثانية، مما يجعل التحليل الفوري عبر الإنترنت ممكنًا. كما يُتيح الكشف المتزامن عن عناصر متعددة، مما يسمح بقياس واحد لالتقاط إشارات جميع العناصر المعدنية تقريبًا وبعض العناصر غير المعدنية في العينة. وهذا يُحسّن كفاءة التحليل بشكل ملحوظ.

تُزيل أشعة الليزر كميات ضئيلة فقط من مادة العينة، مما يُسبب الحد الأدنى من الضرر للبنية العامة، وبالتالي تُصنف كتقنية تحليلية طفيفة التوغل. ويمكن تركيزها على مسافات طويلة عبر الألياف البصرية أو أنظمة التلسكوب، مما يُتيح الاستشعار عن بُعد. تُمكّن هذه الإمكانية من تطبيقها بنجاح في البيئات القاسية (مثل داخل المفاعلات النووية، والأفران ذات درجات الحرارة العالية) وحتى في الكشف عن بُعد (مثل كاميرا ChemCam على مركبات المريخ الجوالة). تشمل تطبيقاتها نطاقًا واسعًا للغاية، بما في ذلك علم المواد، والاستكشاف الجيولوجي، والرصد البيئي، واستكشاف الفضاء، والتحكم في العمليات الصناعية، والتحقق من صحة الآثار الثقافية. ورغم أن دقتها المطلقة قد تقل أحيانًا قليلًا عن الطرق المختبرية التقليدية، إلا أن قدرتها الفريدة على التحليل الفوري في الموقع تجعلها أداة تحليلية قوية.

بفضل هذه المزايا، اخترق تطبيق تقنية التحليل الطيفي بالليزر (LIBS) العديد من المجالات العلمية والصناعية:

• تمكين التحكم عالي الجودة في العمليات الصناعية من خلال تحليل التركيب عبر الإنترنت في صناعات المعادن والصلب والأسمنت وغيرها.
• مراقبة البيئة بسرعة من خلال الكشف عن العناصر الضارة في المسطحات المائية وتلوث التربة بالمعادن الثقيلة.
•  يُعد تحديد الصخور والمعادن في الموقع والتقييم السريع لدرجات الخام ذا أهمية كبيرة للعمليات الجيولوجية والتعدينية.
• من خلال التحليل عن بعد للتركيب الكيميائي للصخور والتربة المريخية، حققنا إنجازاً كبيراً في استكشاف الفضاء.
•  يشمل علم المواد التحليل التفصيلي لتكوين المواد المعقدة مثل الأغشية الرقيقة والسبائك والبوليمرات.
• استخدام أساليب تحليلية غير مدمرة لتحديد وتحليل التركيب الصبغي للتحف واللوحات الجدارية والمنحوتات.
• السلامة والأمن: الكشف في الوقت المناسب عن المتفجرات والمواد الكيميائية الخطرة والمواد النووية وغيرها من المواد.

PQE و ليزر سلسلة AQE من ريل لايت تتميز بصغر حجمها، مما يجعلها مثالية كمصادر ليزر لأجهزة LIBS المحمولة واليدوية.

تنويه: بعض محتوى هذه المقالة مأخوذ من الإنترنت لأغراض البحث والمناقشة التقنية. وهي مخصصة للاطلاع والتعلم فقط. يُرجى التفضل بالإبلاغ عن أي معلومات غير دقيقة. في حال وجود أي مشاكل متعلقة بحقوق النشر، يُرجى التواصل معنا للتحقق من المحتوى وإزالته.