La espectroscopia de ruptura inducida por láser (LIBS) es una técnica de análisis elemental basada en la ablación láser y la espectroscopia de emisión atómica. Se trata de un método de detección microdestructivo, cuyo proceso se divide en tres etapas: ablación láser, enfriamiento y emisión de plasma, y ​​detección espectral. Desde su creación, ha sido ampliamente estudiada y aplicada debido a sus ventajas únicas, como el análisis rápido en tiempo real, la detección simultánea de múltiples elementos, la detección sin contacto, su amplia aplicabilidad, su alta sensibilidad y precisión, y su portabilidad.

Actualmente, las aplicaciones LIBS tradicionales suelen utilizar láseres YAG, láseres de pulsos ultracortos de femtosegundos/picosegundos o láseres de dióxido de carbono, etc. Cada uno tiene sus propias ventajas y desventajas. El desarrollo de láseres de vidrio de erbio Proporciona algunas posibles direcciones para las aplicaciones de LIBS.

Características de los láseres de vidrio de erbio:

Los láseres de vidrio de erbio emiten luz infrarroja media de 1535 nm, una longitud de onda segura para el ojo humano. Son adecuados para aplicaciones de energía media (nivel de mJ) y baja frecuencia de repetición (1-10 Hz), y resultan idóneos para la detección LIBS, que requiere una alta energía de pulso único. Sin embargo, su conductividad térmica es relativamente baja, lo que dificulta el mantenimiento de una alta potencia de trabajo continua, aunque los requisitos para los pulsos pueden cumplirse mediante una disipación de calor optimizada.

Ventajas potenciales:

(1) Detección mejorada de materiales específicos

Los materiales orgánicos, los plásticos, los compuestos que contienen hidrógeno, etc., presentan una mayor absorción a 1535 nm. El uso de láseres de vidrio de erbio como fuente de luz puede aumentar la eficiencia de excitación del plasma y mejorar la intensidad de la señal.

Las longitudes de onda del infrarrojo medio pueden reducir la reflexión superficial de los metales y otros materiales conductores, disminuir el efecto matriz y mejorar la estabilidad del análisis.

(2) Seguridad ocular y portabilidad

No se requiere protección estricta, siendo adecuado para entornos abiertos (como minería, monitoreo ambiental, etc., en sitios industriales o de campo).

Los láseres de vidrio de erbio tienen una estructura compacta y un tamaño pequeño, lo que los hace adecuados para el desarrollo de dispositivos LIBS portátiles.

(3) Reducción de los daños en la muestra

El umbral de ablación para muestras sensibles al calor (como tejidos biológicos o reliquias culturales) es más bajo, lo que puede reducir los daños y resulta adecuado para el patrimonio cultural o el análisis biomédico.

Desafíos y limitaciones:

(1) Eficiencia de excitación del plasma: La longitud de onda de los láseres de vidrio de erbio puede ser más difícil de ionizar ciertos elementos (especialmente elementos de alta energía de ionización) que la luz ultravioleta/visible, y los parámetros experimentales (como el ancho del pulso, las condiciones de enfoque) deben optimizarse.

(2) Interferencia espectral: La excitación de los láseres de vidrio de erbio puede producir una radiación de fondo continua más fuerte, que debe suprimirse mediante detección retardada o filtrado espectral.

Líneas de investigación futuras:

(1) Sistema LIBS de doble haz: Combinación de láseres de vidrio de erbio (pretratamiento/ablación) y láseres Nd:YAG (excitación de plasma) para aprovechar sus respectivas ventajas.

(2) Desarrollo de nuevos detectores: Detectores de alta sensibilidad que coincidan con la banda del infrarrojo medio para mejorar la relación señal-ruido.

(3) Aplicaciones específicas de materiales: Soluciones LIBS especiales para materiales orgánicos, muestras que contienen agua o materiales industriales específicos (como polímeros, carbón).

Perspectivas de los escenarios de aplicación:

(1) Campos sensibles a la seguridad: Detección in situ en el sector aeroespacial y otros campos que requieren seguridad ocular.

(2) Muestras biológicas y ambientales: Análisis rápido de muestras que contienen agua o componentes orgánicos (como metales pesados ​​del suelo, nutrientes de las plantas).

(3) Dispositivos miniaturizados: Integrados en vehículos aéreos no tripulados o dispositivos portátiles para exploración de campo o detección de emergencias.

Luz realLos láseres de 1535 nm seguros para la vista incluyen láseres de vidrio de erbio de baja energía, láseres de vidrio de erbio de alta frecuencia de repetición y láseres de vidrio de erbio de alta energía, etc., lo que ayuda en la selección de aplicaciones de láser LIBS.

Descargo de responsabilidad: Parte del contenido de este artículo proviene de internet y se utiliza únicamente con fines de investigación técnica e intercambio, como referencia y para el aprendizaje. Si encuentra algún error en la descripción o alguna inexactitud académica, le rogamos que nos lo comunique a la mayor brevedad posible. Si existe algún problema de derechos de autor, póngase en contacto con nosotros y lo verificaremos y eliminaremos lo antes posible.