Negli ultimi anni, la tecnologia della spettroscopia di emissione atomica indotta da laser (LIBS) ha dimostrato un grande potenziale e ampie prospettive di applicazione in vari campi come l'ispezione industriale, il monitoraggio ambientale e la ricerca scientifica sui materiali, grazie alle sue caratteristiche di analisi elementare rapida e non distruttiva. Il fulcro risiede nell'utilizzo di impulsi laser ad alta energia per eccitare istantaneamente il campione e generare plasma, ottenendo una rilevazione precisa della composizione del materiale mediante l'analisi dello spettro di emissione del plasma. Le prestazioni del "cuore" del sistema LIBS, ovvero il laser, determinano direttamente l'accuratezza dell'analisi e l'efficienza del lavoro.

Introduzione alla tecnologia LIBS

La tecnologia LIBS si basa sul principio fondamentale dell'interazione tra laser e materia:

Formazione del plasma: focalizzando impulsi laser ad alta energia, tutte le sostanze presenti sulla superficie del campione vengono vaporizzate istantaneamente, formando un plasma ad alta temperatura.

Emissione spettrale: atomi e ioni in un plasma emettono spettri caratteristici durante il processo di diseccitazione.

Analisi dei componenti: raccogliendo e analizzando gli spettri caratteristici, lo spettrometro può eseguire analisi qualitative e quantitative delle proprietà degli elementi (ovvero, le linee spettrali caratteristiche che possiedono).

Un altro vantaggio della tecnologia LIBS è che non richiede complessi pretrattamenti del campione e consente un'analisi multielementare rapida di campioni di vario tipo, come solidi, liquidi e gas. È particolarmente adatta per il rilevamento in linea e l'analisi remota in siti industriali.

L'ampia applicazione di LIBS

Analisi di materiali industriali: ad esempio, rilevamento della composizione delle leghe di alluminio, selezione di rottami metallici, analisi della composizione dei materiali in film, ecc.

Monitoraggio ambientale: rilevamento di metalli pesanti nel suolo, analisi degli inquinanti nei corpi idrici.

Ambiti di ricerca: analisi di materiali da costruzione antichi, analisi di opere d'arte antiche, esplorazione degli abissi marini, ecc.

Biomedicina: riconoscimento e screening di marcatori sierici di malattie, imaging della distribuzione degli elementi tissutali, ecc.

Grazie all'applicazione della tecnica LIBS, possiamo separare rapidamente le leghe di alluminio di scarto nell'industria del riciclo dell'alluminio, migliorando notevolmente l'efficienza del riutilizzo delle risorse. Allo stesso tempo, è possibile ottenere dati di prima mano per l'analisi della proporzione degli elementi in film conduttivi trasparenti come Al-In-Sn-O, ottimizzandone così le prestazioni fotoelettriche, ecc.

Le caratteristiche dei laser utilizzati per LIBS

Per ottenere un'eccitazione stabile del plasma e segnali spettrali di alta qualità, il laser utilizzato nei sistemi LIBS deve possedere le seguenti caratteristiche:

Elevata energia a impulso singolo (solitamente a livello di millijoule): l'elevata energia a impulso singolo garantisce che il campione possa essere efficacemente scomposto, generando così un plasma di intensità sufficiente.

Impulsi di breve durata (livello nanosecondi): non solo aumentano significativamente la potenza di picco, ma riducono anche efficacemente l'effetto termico sui componenti in prova. Possono fornire una buona protezione per alcuni componenti sensibili alle alte temperature.

Eccellente qualità del fascio luminoso: la caratteristica di punti luminosi piccoli e uniformi migliora notevolmente la risoluzione spaziale.

Con il continuo aumento dell'energia dei laser tradizionali pompati a impulsi, sono emersi una serie di svantaggi, come le loro grandi dimensioni e la bassa frequenza di ripetizione. Attualmente, i laser a stato solido pompati a diodi (DPSSL) si sono affermati come una delle soluzioni ideali per i sistemi LIBS grazie alla loro struttura compatta, all'elevata efficienza e al funzionamento stabile.

I laser a stato solido pompati a diodi di RealLight, progettati per LIBS.

IL Serie PQE di laser a stato solido pompati a diodi lanciato da Luce reale sono specificamente ottimizzati per le applicazioni LIBS e presentano le seguenti caratteristiche:

Lunghezza d'onda: 1064 nm

Energia del singolo impulso: 10 mJ

Frequenza di ripetizione: 10 Hz

Durata dell'impulso: <3 ns

Design compatto: può essere facilmente integrato con diversi sistemi LIBS portatili o online in un volume estremamente ridotto.

Gli impulsi laser emessi da Luce reale‘s Serie PQE di laser a stato solido pompati a diodi Sono caratterizzati da elevata energia e breve durata dell'impulso. Non solo eccitano efficacemente il plasma, ma sopprimono anche significativamente il rumore di fondo. Se combinati con rivelatori non gated, consentono di ottenere un'acquisizione spettrale con un elevato rapporto segnale/rumore.

Con il continuo sviluppo della tecnologia LIBS, per progredire verso la portabilità, l'intelligenza e la commercializzazione, i laser compatti e ad alte prestazioni sono indispensabili. laser a stato solido pompato a diodi sviluppato indipendentemente da Luce reale LIBS offre prestazioni parametriche eccellenti e un design affidabile, elementi fondamentali per fornire agli utenti analisi precise.

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