1. O princípio da tecnologia LIBS e o gargalo das fontes de luz tradicionais

Ao utilizar pulsos de laser de alta energia, é possível gerar um plasma rico na superfície da amostra, permitindo a aquisição rápida, abrangente e não destrutiva de informações "de impressão digital", como a composição elementar e a abundância relativa da amostra, por meio da análise de alta sensibilidade do espectro de emissão do plasma. A capacidade analítica e os limites de aplicação do sistema LIBS dependem do desempenho do laser utilizado. No entanto, devido ao uso de lasers de estado sólido bombeados por lâmpadas ou diodos em sistemas LIBS tradicionais, embora apresentem desempenho confiável em termos de estabilidade, seu grande tamanho e alto consumo de energia limitam sua aplicação em larga escala no campo da detecção rápida in loco.

2. Estrutura central e parâmetros de referência do produto laser de microchip

As vantagens exclusivas de lasers de microchip A tecnologia LIBS também revolucionou a transição do tradicional "uma máquina, um padrão" para "uma máquina, múltiplos padrões". Suas principais vantagens se refletem no surgimento dos lasers de microchip, que demonstram plenamente as vantagens tecnológicas, a viabilidade econômica e a ampla aplicabilidade desses lasers. Ao mesmo tempo, essa tecnologia também aproveita ao máximo as características dos lasers de microchip, refletindo plenamente as vantagens técnicas, a viabilidade econômica e a ampla aplicabilidade de lasers de microchipA série de lasers de microchip desenvolvida independentemente por RealLight São produtos de referência adaptados à tecnologia LIBS. Adotam uma arquitetura integrada de comutação Q passiva bombeada por semicondutor e otimizam o processo de encapsulamento totalmente selado, combinando vantagens essenciais como largura de pulso estreita, alta taxa de repetição, alta energia de pulso e baixo consumo de energia. Atendem com precisão aos rigorosos requisitos da análise espectral LIBS.

Laser de estado sólido de alta taxa de repetição para LIBS 1064nm 1535nm kHz RealLight

3. O design integrado em pequena escala possibilita cenários de aplicação portáteis no local.

Ao integrar de forma eficiente o material de trabalho do laser, os componentes de comutação Q (como absorvedores saturáveis) e uma série de espelhos ópticos em um chip muito fino, o laser de microchip Atinge a função de um laser totalmente de estado sólido. Seu design requintado traz diversas vantagens notáveis ​​para sua aplicação em LIBS: ele pode aproveitar ao máximo as vantagens dos LIBS tradicionais, como "alta eficiência" e "baixo consumo de energia", e aprimorar significativamente as propriedades de "alta" eficiência, "confiabilidade", "manutenção" e outras características de "alta" eficiência dos LIBS, aumentando consideravelmente o valor de aplicação dos LIBS e tendo um significado importante para elevar o nível de aplicação dos LIBS.

Com sua estrutura extremamente compacta e durável, o laser de microchip Possui um volume reduzido, ainda menor que uma caixa de fósforos. Basta ter o tamanho da ponta de um dedo e não requer mecanismos complexos de ajuste do caminho óptico, simplificando consideravelmente as dificuldades técnicas enfrentadas em trabalhos práticos. Com o auxílio de lasers de microchip integrados, os instrumentos LIBS transformaram-se de grandes máquinas para ambientes internos em instrumentos portáteis, ampliando significativamente seus cenários de aplicação em campo, linhas de produção, áreas de mineração ou locais de segurança pública.

Graças à sua cavidade ressonante extremamente curta, o laser possui naturalmente as características de saída de um único modo longitudinal, o que permite a geração de pulsos de laser altamente estáveis, próximos ao limite de atenuação. A partir disso, percebe-se a importância da análise por LIBS, visto que cada pulso de laser apresenta alta consistência com a energia e o tamanho do ponto da amostra, resultando em alta repetibilidade e precisão dos resultados da análise, além de boa confiabilidade para análises quantitativas.

4. Alta taxa de repetição e digitalização de alta velocidade, adequadas para requisitos de testes não destrutivos de alta precisão.

Operando com uma alta taxa de repetição de quilohertz e com a vantagem inerente da largura de pulso de nanossegundos, o sistema LIBS consegue realizar varreduras de amostras em alta velocidade e imagens rápidas de seus componentes. Utilizando altas taxas de repetição, uma grande quantidade de dados espectrais pode ser coletada em um curto período de tempo, resultando em uma melhoria significativa na relação sinal-ruído dos espectros obtidos por meio da média estatística. Isso aumenta consideravelmente a precisão da análise espectral e pode evitar danos às amostras devido aos efeitos térmicos do laser, especialmente em materiais termossensíveis frágeis. Dessa forma, o sistema desempenha um papel fundamental na análise desses materiais.

5. Baixo consumo de energia, alta durabilidade, adequado para operação prolongada em condições de trabalho severas.

Ao otimizar a eficiência de conversão eletro-óptica dos lasers de microchip, seu consumo de energia é significativamente reduzido em comparação com os lasers de estado sólido tradicionais, tornando-os mais adequados para operação de longo prazo como dispositivos portáteis alimentados por baterias. Além disso, seu design integrado totalmente em estado sólido elimina completamente a presença de peças mecânicas móveis tradicionais, conferindo-lhe alta resistência a terremotos e uma vida útil superior a 20 anos. Ao mesmo tempo, devido às suas exigências ambientais extremamente baixas, praticamente não requer manutenção, garantindo que o equipamento funcione de forma confiável em ambientes hostis.

6. Implementação de cenários globais, capacitando a detecção inteligente e a atualização em diversos setores.

Graças às suas vantagens exclusivas, os sistemas LIBS que utilizam lasers de microchip estão gradualmente se tornando a solução preferida para análises de componentes in situ, em tempo real e online. A tecnologia LIBS com lasers de microchip não só desempenha um papel crucial na triagem rápida de componentes de ligas na indústria metalúrgica, como também possibilita o monitoramento ambiental e a análise rápida da contaminação por metais pesados ​​no solo, in loco. Além disso, apresenta grande potencial para a identificação não destrutiva de materiais de relíquias culturais no campo da arqueologia.

Em resumo, as excelentes características de tamanho reduzido, alta estabilidade, alta taxa de repetição e baixo consumo de energia do lasers de microchip abriram caminho com sucesso para a superação dos gargalos encontrados no sistema LIBS tradicional, rumo ao desenvolvimento inteligente e in loco. Isso não apenas representa um grande avanço na tecnologia de fontes de luz LIBS, mas também fornece um motor fundamental para que ela deixe de ser apenas um "barco de uma folha", originalmente cultivado em laboratório, e passe a ter uma ampla gama de aplicações. Com a contínua redução de custos e a otimização do desempenho dos lasers de microchip, o principal formato de equipamento para LIBS portátil e de alto desempenho no futuro será inevitavelmente substituído por eles.

Aviso: Parte do conteúdo deste artigo foi obtido da internet. Ele se destina a fins de pesquisa técnica e troca de informações, sendo utilizado exclusivamente para sua referência e aprendizado. Caso encontre alguma imprecisão ou erro acadêmico na descrição, por favor, nos informe imediatamente. Se houver alguma questão relacionada a direitos autorais, entre em contato conosco e verificaremos e removeremos o conteúdo o mais breve possível.