레이저 유도 파괴 분광법(LIBS) 장비는 그동안 연구실에 숨겨져 있었습니다. 최근 중국의 화성 탐사선에 LIBS 탑재체가 장착되면서 LIBS 기술이 점차 대중에게 알려지고 있습니다. LIBS 기술은 피크 출력(> GW/cm²)의 레이저를 물질 표면에 집중시켜 플라즈마 상태로 만든 후, 플라즈마 방출 분광법을 통해 물질의 구성과 함량을 분석하는 기술입니다. LIBS 기술은 현재 합금, 광석, 재료, 농업, 생물학 등 다양한 분야에서 널리 활용되고 있습니다.

레이저 유도 파괴 분광법(LIBS) 기술은 시료 미세 영역의 원소 분석을 현장에서 정량적으로, 그리고 전체적으로 수행할 수 있는 기술로, 미지의 물질의 화학적 조성을 규명하는 중요한 수단입니다. 지질학, 재료과학, 생의학 등 다양한 분야에서 널리 활용되고 있으며, 특히 공간 해상도가 높은 LIBS 이미징 기술은 시료 내 원소 분포를 파악하는 데 탁월한 능력을 보여주어 최근 더욱 주목받고 있습니다. 

Reallight의 LIBS 계측기

LIBS 이미징 연구 분야에서 미량 시료의 화학 분석을 위해서는 마이크로미터 또는 서브마이크론 수준의 공간 해상도가 요구되며, 시스템의 안정성에 대한 요구 조건도 더욱 높아집니다. 레이저의 파라미터 성능에 대한 요구 조건 또한 더욱 강화되고 있습니다.

최근 산둥공업대학교의 시우쥔산(Xiu Junshan) 교수 연구팀은 '피코초 레이저 펄스를 이용한 레이저 유도 파괴 분광법(LIBS)을 통한 Al-In-Sn-O 박막의 고속 미세 분석'이라는 제목의 논문을 학술지 Spectrochimica에 발표했습니다. 이 논문에서는 마이크로 LIBS 기술을 이용하여 다양한 제조 공정 변수에 따른 Al-In-Sn-O 박막의 원소 함량을 분석함으로써 박막의 성능을 평가했습니다. 본 연구에서는 Reallight MCD 시리즈의 350ps 펄스 폭 마이크로플레이트 레이저를 사용했으며, 횡방향 해상도는 50μm 미만, 박막 두께 해상도는 서브마이크론 수준입니다.

Reallight-350ps 펄스 폭 박막 어블레이션 스팟

10ns 펄스 폭 레이저 절삭 스팟

Reallight의 서브나노초 마이크로칩 레이저는 서브나노초 펄스 폭과 높은 빔 품질(M2<1.2)을 자랑하여 마이크로미터(μm) 크기의 스팟 집속이 용이하며, 10GW/cm2 이상의 출력 밀도를 구현합니다. 이 레이저는 높은 반복률, 정밀한 펄스 동기화 제어 기능을 갖추고 있으며, 단일 펄스 여기 제어도 가능합니다. 또한 소형화 및 높은 집적도를 특징으로 하여 미세 LIBS 분야에 매우 적합합니다.

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참고 자료

Shiming Liu, Qing Gao, Junshan Xiu⁎, Zhao Li, Yunyan Liu, Spectrochimica Acta Part B[J], 160(2019)105684

Huang Weihua, He Chunjing, Zhao Weiqian, Qiu Lirong, Journal of Optics [J], 40권, 24호, 2020년 12월.