一个短激光脉冲被聚焦在样品的表面以产生等离子体。具有良好高斯轮廓的激光器可以聚焦到接近衍射极限的点。聚焦越紧密,产生激光诱导击穿所需的激光能量越少。通常只需要几十毫焦耳的能量。
等离子体羽流
等离子体被发射到bbb20 ττ立体度,所以一个快速的f/1透镜将收集更多的光。有时使用阻塞滤光片来消除入射激光的任何散射,然而,由于入射激光和信号在时间上被很好地分解,因此很少需要滤光片。附在摄谱仪上的增强型CCD (ICCD)探测器对收集到的等离子体光进行分析。
典型LIBS配置
对于LIBS,通常使用梯队光谱仪。为了分析大范围的样品,基于梯队光谱仪的系统提供了高分辨率和宽波长覆盖的组合。也可以通过光纤将激光传递到样品上并收集信号。LIBS的门控要求不是很苛刻。门时间和延迟数微秒是典型的,所以一个慢门ICCD是合适的。该系统通常可以在内部触发模式下运行,由控制器板触发激光器和延时发生器。等离子体发射的强度通常足够高,可以在单扫描模式下记录良好的光谱。一个典型的实验配置如下所示。
高技术酸钾溶解在0.1 mol l-1硝酸中的典型光谱
LIBS光谱学可以由多种激光器产生,但通常使用准分子或脉冲Nd:Yag激光器。高强度激光脉冲与样品相互作用产生等离子体羽流,从入射激光脉冲的撞击点开始随时间演变。激光脉冲通常持续5到20ns。探测系统对等离子体羽流的辐射进行了采集和分析。通常在距离样品一定距离处收集发射,以降低自吸收效应或表面效应的重要性。产生的等离子体破坏了样品的所有化学键,并电离了许多组成元素。光谱发射是组成激发态随后弛豫的结果。在前100ns观测到的光谱主要是连续的、强烈的白光辐射;因此,不能观察到离散线。等离子体羽流随着时间的推移而膨胀,而激发态则进一步放松。在距离入射激光脉冲约1μs后,来自各种离子的离散谱线开始可见。下面的光谱显示了光谱线是如何随时间演变的。精确的时间和光谱线随样品的类型、离等离子体中心的距离和入射激光的波长而变化,但通常等离子体的演变及其含量的变化发生在微秒时间尺度上。
在5μs时,原子发射谱线开始通过展宽的离子谱线可见
LIBS是测定各种固体、液体和气体元素组成的有用方法。在LIBS技术中,高功率激光脉冲聚焦在样品上以产生等离子体或激光火花。等离子体中原子和离子的发射由透镜或光纤收集,并由摄谱仪和门控探测器进行分析。原子光谱线可用来测定样品中的元素组成或元素浓度。分析类似于电感耦合等离子体(ICP)分析仪。LIBS的巨大吸引力在于很少或根本不需要样品制备就能获得有用的结果,而且该技术很容易移植到现场。