A Espectroscopia de Emissão Atômica Induzida por Laser (LIBS) é uma técnica de análise elementar baseada na ablação a laser e na espectroscopia de emissão atômica. Trata-se de um método de detecção microdestrutivo, cujo processo é dividido em três etapas: ablação a laser, resfriamento e emissão de plasma e detecção espectral. Desde sua concepção, tem sido amplamente estudada e aplicada devido às suas vantagens exclusivas, como análise rápida em tempo real, detecção simultânea de múltiplos elementos, detecção sem contato, ampla aplicabilidade, alta sensibilidade e precisão, e portabilidade.

Atualmente, as aplicações tradicionais de LIBS costumam usar lasers YAG, lasers de pulso ultracurto de femtosegundo/picossegundo, ou lasers de dióxido de carbono, etc. Cada um tem suas próprias vantagens e desvantagens. O desenvolvimento de lasers de vidro de érbio Apresenta algumas direções potenciais para aplicações de LIBS.

Características dos lasers de vidro de érbio:

Os lasers de vidro de érbio emitem luz infravermelha média de 1535 nm, um comprimento de onda seguro para o olho humano. São adequados para aplicações de energia média (nível de mJ) e baixa taxa de repetição (1-10 Hz), sendo ideais para detecção por LIBS, que requer alta energia em pulsos individuais. No entanto, sua condutividade térmica é relativamente baixa, o que dificulta a operação contínua com alta potência, mas os requisitos para pulsos podem ser atendidos por meio de dissipação de calor otimizada.

Vantagens potenciais:

(1) Detecção aprimorada de materiais específicos

Materiais orgânicos, plásticos, compostos contendo hidrogênio, etc., apresentam maior absorção em 1535 nm. O uso de lasers de vidro de érbio como fonte de luz pode aumentar a eficiência de excitação do plasma e intensificar o sinal.

Comprimentos de onda do infravermelho médio podem reduzir a reflexão da superfície de metais e outros materiais condutores, diminuir o efeito de matriz e melhorar a estabilidade da análise.

(2) Segurança ocular e portabilidade

Não requer proteção rigorosa, sendo adequado para ambientes abertos (como mineração, monitoramento ambiental, etc. em locais de campo/industriais).

Os lasers de vidro de érbio possuem estrutura compacta e tamanho reduzido, sendo adequados para o desenvolvimento de dispositivos LIBS portáteis.

(3) Redução dos danos à amostra

O limiar de ablação para amostras sensíveis ao calor (como tecidos biológicos, relíquias culturais) é menor, o que pode reduzir os danos e é adequado para análises de patrimônio cultural ou biomédicas.

Desafios e limitações:

(1) Eficiência de excitação do plasma: O comprimento de onda dos lasers de vidro de érbio pode ser mais difícil de ionizar certos elementos (especialmente elementos de alta energia de ionização) do que a luz ultravioleta/visível, e os parâmetros experimentais (como largura de pulso, condições de foco) precisam ser otimizados.

(2) Interferência espectral: A excitação de lasers de vidro de érbio pode produzir radiação de fundo contínua mais forte, que precisa ser suprimida por meio de detecção retardada ou filtragem espectral.

Direções futuras de pesquisa:

(1) Sistema LIBS de feixe duplo: Combinação de lasers de vidro de érbio (pré-tratamento/ablação) e lasers Nd:YAG (excitação de plasma) para aproveitar suas respectivas vantagens.

(2) Desenvolvimento de novos detectores: Detectores de alta sensibilidade correspondentes à banda do infravermelho médio para melhorar a relação sinal-ruído.

(3) Aplicações específicas de materiais: Soluções LIBS especiais para materiais orgânicos, amostras contendo água ou materiais industriais específicos (como polímeros, carvão).

Perspectivas de cenários de aplicação:

(1) Campos sensíveis à segurança: Detecção no local em aeroespacial e outros campos que exigem segurança ocular.

(2) Amostras biológicas e ambientais: Análise rápida de amostras contendo água ou componentes orgânicos (como metais pesados ​​no solo, nutrientes vegetais).

(3) Dispositivos miniaturizados: Integrados em veículos aéreos não tripulados ou dispositivos portáteis para exploração de campo ou detecção de emergência.

RealLightOs lasers de 1535 nm seguros para os olhos incluem lasers de vidro de érbio de baixa energia, lasers de vidro de érbio de alta taxa de repetição e lasers de vidro de érbio de alta energia, etc., auxiliando na seleção de aplicações de laser LIBS.

Aviso: Parte do conteúdo deste artigo foi obtido da internet e tem como objetivo a pesquisa e o intercâmbio técnico, servindo apenas como referência e aprendizado. Caso encontre algum erro na descrição ou imprecisão acadêmica, por favor, nos informe o mais breve possível. Se houver alguma questão relacionada a direitos autorais, entre em contato conosco para que possamos verificar e remover o conteúdo o quanto antes.