Ces dernières années, la spectroscopie d'émission atomique induite par laser (LIBS) a démontré un fort potentiel et de vastes perspectives d'application dans divers domaines tels que le contrôle industriel, la surveillance environnementale et la recherche en science des matériaux, grâce à sa rapidité et à son caractère non destructif en matière d'analyse élémentaire. Le principe repose sur l'utilisation d'impulsions laser de haute énergie pour exciter instantanément l'échantillon et générer un plasma, permettant ainsi une détection précise de la composition du matériau par l'analyse du spectre d'émission du plasma. Les performances du « cœur » du système LIBS – le laser – déterminent directement la précision de l'analyse et l'efficacité du travail.

Introduction à la technologie LIBS

La technologie LIBS repose sur le principe fondamental de l'interaction entre les lasers et la matière :

Formation de plasma : En focalisant des impulsions laser de haute énergie, toutes les substances présentes à la surface de l'échantillon sont instantanément vaporisées, formant un plasma à haute température.

Émission spectrale : Les atomes et les ions d'un plasma émettent des spectres caractéristiques lors du processus de désexcitation.

Analyse des composants : En collectant et en analysant les spectres caractéristiques, le spectromètre peut effectuer des analyses qualitatives et quantitatives des propriétés des éléments (c'est-à-dire les raies spectrales caractéristiques qu'ils possèdent).

Un autre avantage de la technologie LIBS est qu'elle ne nécessite pas de prétraitement complexe des échantillons et permet une analyse multi-élémentaire rapide de divers types d'échantillons, tels que les solides, les liquides et les gaz. Elle est particulièrement adaptée à la détection en ligne et à l'analyse à distance sur les sites industriels.

La large application de la LIBS

Analyse des matériaux industriels : par exemple, détection de la composition des alliages d’aluminium, tri des déchets métalliques, analyse de la composition des matériaux de films, etc.

Surveillance environnementale : détection des métaux lourds dans les sols, analyse des polluants dans les plans d'eau.

Domaines de recherche : Analyse des matériaux de construction anciens, analyse de l’art antique, exploration des grands fonds marins, etc.

Biomédecine : identification et dépistage des marqueurs sériques de maladies, imagerie de la distribution des éléments tissulaires, etc.

L'application de la LIBS permet de trier rapidement les alliages d'aluminium issus du recyclage de l'aluminium, améliorant ainsi considérablement l'efficacité de la réutilisation des ressources. Parallèlement, elle fournit des données directes pour l'analyse de la composition élémentaire des films conducteurs transparents, tels que l'Al-In-Sn-O, permettant ainsi d'optimiser leurs performances photoélectriques.

Caractéristiques des lasers utilisés pour la LIBS

Pour obtenir une excitation stable du plasma et des signaux spectraux de haute qualité, le laser utilisé dans les systèmes LIBS doit posséder les caractéristiques suivantes :

Énergie élevée par impulsion unique (généralement de l'ordre du millijoule) : L'énergie élevée par impulsion unique garantit que l'échantillon peut être efficacement décomposé, générant ainsi un plasma d'intensité suffisante.

Impulsion de très courte durée (de l'ordre de la nanoseconde) : elle augmente considérablement la puissance de crête tout en réduisant efficacement l'effet thermique sur les composants testés. Elle offre une protection optimale aux composants sensibles aux hautes températures.

Excellente qualité de faisceau : La présence de points lumineux petits et uniformes améliore considérablement sa résolution spatiale.

L'augmentation constante de l'énergie des lasers à pompage flash traditionnels a engendré une série d'inconvénients, tels que leur taille importante et leur faible fréquence de répétition. Actuellement, les lasers à semi-conducteurs pompés par diodes (DPSSL) se sont imposés comme une solution de choix pour les systèmes LIBS grâce à leur structure compacte, leur rendement élevé et leur fonctionnement stable.

Lasers à semi-conducteurs pompés par diodes RealLight conçus spécifiquement pour les LIBS

Le Lasers à semi-conducteurs pompés par diodes série PQE lancé par RealLight sont spécifiquement optimisées pour les applications LIBS et présentent les caractéristiques suivantes :

Longueur d'onde : 1064 nm

Énergie d'impulsion unique : 10 mJ

Fréquence de répétition : 10 Hz

Largeur d'impulsion : <3 ns

Conception compacte : il peut être facilement intégré à divers systèmes LIBS portables ou en ligne dans un volume extrêmement réduit.

Les impulsions laser émises par RealLight‘s Lasers à semi-conducteurs pompés par diodes série PQE Ces émetteurs se caractérisent par une énergie élevée et une impulsion courte. Ils permettent non seulement d'exciter efficacement le plasma, mais aussi de réduire considérablement le bruit de fond. Associés à des détecteurs non déclenchés, ils permettent d'obtenir une acquisition spectrale à rapport signal/bruit élevé.

Avec le développement continu de la technologie LIBS, et afin d'évoluer vers la portabilité, l'intelligence et la commercialisation, des lasers compacts et performants sont indispensables. laser à semi-conducteurs pompé par diode développé indépendamment par RealLight Le système LIBS se distingue par d'excellentes performances paramétriques et une conception fiable, constituant ainsi le principal moteur permettant de fournir aux utilisateurs une analyse précise.

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