Лазерно-индуцированная спектроскопия пробоя (ЛИСБ) — это метод элементного анализа, основанный на лазерной абляции и атомно-эмиссионной спектроскопии. Это микродеструктивный метод обнаружения, процесс которого состоит из трех этапов: лазерная абляция, плазменное охлаждение и эмиссия, а также спектральное детектирование. С момента своего появления этот метод широко изучается и применяется благодаря своим уникальным преимуществам, таким как быстрый анализ в реальном времени, одновременное обнаружение нескольких элементов, бесконтактное обнаружение, широкая область применения, высокая чувствительность и точность, а также портативность.

В настоящее время в традиционных приложениях LIBS часто используются YAG-лазерыфемтосекундные/пикосекундные лазеры сверхкоротких импульсов, лазеры на основе диоксида углерода и т. д. Каждый из них имеет свои преимущества и недостатки. Развитие эрбиевые стеклянные лазеры Предлагает несколько потенциальных направлений для применения LIBS.

Характеристики эрбиевых лазеров на стекле:

Эрбиевые стеклянные лазеры излучают среднеинфракрасный свет с длиной волны 1535 нм, что является безопасной длиной волны для человеческого глаза. Они подходят для применений со средней энергией (уровень мДж) и низкой частотой повторения (1-10 Гц), а также для LIBS-детектирования, требующего высокой энергии одиночного импульса. Однако их теплопроводность относительно низка, что затрудняет поддержание высокой непрерывной мощности, но требования к импульсам могут быть удовлетворены за счет оптимизированного теплоотвода.

Потенциальные преимущества:

(1) Улучшенное обнаружение специфических материалов

Органические материалы, пластмассы, водородсодержащие соединения и т. д. обладают более сильным поглощением на длине волны 1535 нм. Использование эрбиевых стеклянных лазеров в качестве источника света может повысить эффективность возбуждения плазмы и усилить сигнал.

Среднеинфракрасные длины волн могут уменьшить поверхностное отражение металлов и других проводящих материалов, снизить матричный эффект и повысить стабильность анализа.

(2) Безопасность для глаз и портативность

Строгих мер защиты не требуется, подходит для открытых пространств (например, горнодобывающей промышленности, экологического мониторинга и т. д. на полевых/промышленных участках).

Эрбиевые стеклянные лазеры обладают компактной конструкцией и малыми размерами, что делает их подходящими для разработки портативных LIBS-устройств.

(3) Снижение повреждения образца

Порог абляции для термочувствительных образцов (таких как биологические ткани, культурные реликвии) ниже, что может уменьшить повреждения и подходит для анализа объектов культурного наследия или биомедицинских материалов.

Проблемы и ограничения:

(1) Эффективность возбуждения плазмы: Длина волны лазеров на эрбиевом стекле может затруднять ионизацию некоторых элементов (особенно элементов с высокой энергией ионизации) по сравнению с ультрафиолетовым/видимым светом, поэтому необходимо оптимизировать экспериментальные параметры (такие как ширина импульса, условия фокусировки).

(2) Спектральные помехи: Возбуждение лазеров на эрбиевом стекле может привести к усилению непрерывного фонового излучения, которое необходимо подавлять с помощью задержки детектирования или спектральной фильтрации.

Направления будущих исследований:

(1) Двухлучевая система LIBS: сочетание эрбиевых стеклянных лазеров (предварительная обработка/абляция) и Nd:YAG лазеров (возбуждение плазмы) для использования их соответствующих преимуществ.

(2) Разработка новых детекторов: высокочувствительные детекторы, соответствующие среднеинфракрасному диапазону, для улучшения отношения сигнал/шум.

(3) Специализированные области применения материалов: Специальные решения LIBS для органических материалов, образцов, содержащих воду, или конкретных промышленных материалов (таких как полимеры, уголь).

Перспективы применения:

(1) Области, чувствительные к безопасности: Обнаружение на месте в аэрокосмической и других областях, требующих безопасности глаз.

(2) Биологические и экологические образцы: Экспресс-анализ образцов, содержащих воду или органические компоненты (например, тяжелые металлы почвы, питательные вещества для растений).

(3) Миниатюрные устройства: Встроенные в беспилотные летательные аппараты или портативные устройства для полевых исследований или обнаружения чрезвычайных ситуаций.

Реальный светВ ассортимент безопасных для глаз лазеров с длиной волны 1535 нм входят малоэнергетические эрбиевые стеклянные лазеры, эрбиевые стеклянные лазеры с высокой частотой повторения импульсов, эрбиевые стеклянные лазеры с высокой энергией и т.д., что помогает в выборе лазеров для применения в LIBS-технологиях.

Предупреждение: Часть информации в данной статье взята из интернета и предназначена для технических исследований и обмена опытом, исключительно в справочных и учебных целях. В случае обнаружения ошибок в описании или академических неточностей, пожалуйста, своевременно укажите на них. В случае возникновения вопросов, связанных с авторскими правами, пожалуйста, свяжитесь с нами, и мы проверим и удалим их в кратчайшие сроки.