Spektrometria LIBS – podstawy teoretyczne

Spektrometria LIBS – podstawy teoretyczne

Tutaj jesteś:

Laserowo wzbudzana spektroskopia emisyjna (z angielskiego LIBS – Laser-Induced Breakdown Spectroscopy) jest uniwersalną metodą umożliwiającą analizę składu chemicznego ciał stałych, cieczy i gazów. W metodzie tej wykorzystuje się odparowanie za pomocą impulsu laserowego niewielkiej ilości badanego materiału, z którego wytwarzana jest plazma, emitująca promieniowanie o widmie ciągłym i liniowym. Analiza promieniowania liniowego umożliwia identyfikację pierwiastków zawartych w badanej próbce.

Spektroskopia LIBS wykorzystuje analizę nadmiaru energii uwalnianej, gdy elektrony przemieszczają się między dwoma poziomami energii lub powłokami w plazmie, która jest emitowana w postaci światła specyficznego dla poszczególnych pierwiastków.

W metodzie LIBS do wytworzenia plazmy stosowane są zogniskowane impulsowe lasery dużej mocy (0,1 GW/cm2). Energia zaabsorbowanego promieniowania laserowego nagrzewa, topi i odparowuje materiał próbki. Następnie molekuły w próbce dysocjują, zaś atomy jonizują się. Z wyparowanego i zjonizowanego materiału próbki wytwarzana jest plazma, w skład której wchodzą również cząstki i atomy lub jony otaczającego gazu, a temperatura plazmy sięga 100 000°C. W tej wysokiej    temperaturze    plazma    emituje    intensywne    promieniowanie    ciągłe    (hamowania i rekombinacyjne) oraz promieniowanie liniowe, charakterystyczne dla pierwiastków znajdujących się w plazmie. Analiza promieniowania liniowego umożliwia identyfikację atomów i jonów w plazmie, a więc i w badanej próbce.

Spektrometria LIBS pozwala łatwo i bardzo szybko zidentyfikować i określić stężenia pierwiastków w szerokim zakresie pomiarowym od stężeń na poziomie 0,00x do praktycznie 100% wagi. Badanie spektrometrem LIBS jest z założenia badaniem inwazyjnym, niszczącym powierzchnię próbki (niewielkie zarysowanie na powierzchni próbki), wymagającym niewielkiego (albo żadnego) przygotowania próbki. Proces analizy jest bardzo szybki. Czynniki te pozwalają znacznie zredukować koszt analizy próbki w porównaniu z innymi technikami analizy zawartości pierwiastków.

Wszystkie techniki analizy pierwiastków wiążą się z interferencjami, zarówno chemicznymi, jak i fizycznymi, które trzeba korygować lub kompensować w celu osiągnięcia adekwatnych wyników analitycznych. Większość technik chemicznej analizy zawartości pierwiastków obarczona jest interferencjami korygowanymi za pomocą złożonych i intensywnych technik preparatyki, skomplikowanych rozwiązań technicznych i obliczeń programowych. W spektrometrii LIBS podstawowym źródłem utrudniającym identyfikację pierwiastków jest nakładanie się linii widmowych pochodzących od różnych pierwiastków. Wpływ ten jest jednak dobrze znany i udokumentowany. Innymi czynnikami są zapylenie oraz wilgotność. Dzięki odpowiednim rozwiązaniom sprzętowym i korekcji obliczeń matematycznych w oprogramowaniu można je łatwo i szybko eliminować. W określonych przypadkach, geometria próbki może mieć wpływ na wyniki analizy (wymiary próbki muszą być większe niż miejsce, w którym powstaje plazma). Pomiary ilościowe w spektrometrii LIBS wykonuje się typowo za pomocą metod empirycznych (krzywe kalibracji oparte na wzorcach o zbliżonych właściwościach do badanej substancji).

Systemy spektrometrów LIBS to urządzenia bardzo proste mechaniczne, pozbawione elementów ruchomych. System LIBS składa się typowo z trzech głównych podzespołów: lasera dużej mocy, detektora optycznego i jednostki gromadzącej i przetwarzającej dane. Prostota obsługi, krótkie czasy analizy, niski koszt zakupu, eksploatacji oraz odporność na zużycie spektrometrów LIBS przyczyniają się do ich większej popularności w porównaniu z innymi systemami.

Metoda LIBS jest użyteczna w przypadku segregowania materiałów ze stopów metali, w medycynie (analiza farmaceutyków), analizie środowiskowej, badaniach archeologicznych i wielu innych zastosowaniach analitycznych.

Firma HITACHI specjalizuje się w technologii przenośnych urządzeń LIBS dedykowanych do analizy i identyfikacji stopów metali, stosując najnowocześniejsze podzespoły: laser 3B, detektory CCD i komputery. Korzystając z wieloletniego doświadczenia jako jedyna firma udostępniła swoim klientom kolejną już generację spektrometrów laserów (seria Vulcan+). Spektrometry przenośne HITACHI są doskonale przystosowane do analizy terenowej stopów metali, zarówno w terenie jak i w zakładach produkcyjnych i na złomowisku. Spektrometry LIBS HITACHI są niedrogie, łatwe w obsłudze, niezawodne i ekonomiczne w dłuższym czasie eksploatacji. Analizatory przenośne LIBS firmy HITACHI to wysoce zaawansowane urządzenia zasilane bateryjnie, zawierające zoptymalizowany układ laser – detektor optyczny o wysokiej rozdzielczości, wysokowydajny układ przetwarzania danych oraz wbudowany komputer do obliczeń, prezentacji wyników i sterowania analizatorem.

Spektrometry LIBS firmy HITACHI posiadają następujące, bezcenne cechy:

  • Przenośność
  • Zasilane z akumulatora
  • Wysokoenergetyczny laser klasy 3B
  • Wysokorozdzielczy optyczny detektor CCD
  • Zintegrowany miniaturowy komputer z wyświetlaczem dotykowym o wysokim kontraście
  • Kształt pistoletu ułatwiający pomiary w trudno dostępnych miejscach
  • Empiryczna kalibracja skracająca czas analizy
  • Biblioteka parametrów wzorcowych ułatwiająca szybką identyfikację pierwiastków
  • Biblioteka wzorców materiałów ułatwiająca szybką identyfikację materiałów
  • Wyniki wyświetlane po 1 sekundzie.


Dalsze informacje dotyczące optymalnego sposobu użytkowania przenośnych analizatorów LIBS firmy HITACHI można znaleźć w instrukcji obsługi dostarczanej wraz ze spektrometrem.

    Etiam magna arcu, ullamcorper ut pulvinar et, ornare sit amet ligula. Aliquam vitae bibendum lorem. Cras id dui lectus. Pellentesque nec felis tristique urna lacinia sollicitudin ac ac ex. Maecenas mattis faucibus condimentum. Curabitur imperdiet felis at est posuere bibendum. Sed quis nulla tellus.

    ADDRESS

    63739 street lorem ipsum City, Country

    PHONE

    +12 (0) 345 678 9

    EMAIL

    info@company.com