LEA-S500
Описание
Метод LIBS
Возможности
Применение
Методики измерений
Публикации

Описание метода LIBS

LIBS (Laser-Induced Breakdown Spectroscopy) – современный аналитический метод элементного анализа, обеспечивающий высокоточный многоэлементный анализ химического состава пробы в режиме реального времени.

Метод основан на возбуждении атомов элементов материала пробы импульсом лазерного излучения, сфокусированным на поверхность пробы, разложении излучения атомов элементов в спектр, измерении значения аналитических сигналов, пропорциональных интенсивности спектральных линий, и последующем определении массовых долей элементов с помощью калибровочных кривых.

LIBS

В настоящий момент не существует общепринятого перевода на русский язык названия метода. В источниках информации можно встретить несколько вариантов названия: ЛАЭС – лазерная атомно-эмиссионная спектроскопия, ЛИЭС — Лазерно-искровая эмиссионная спектроскопия, АЭС-ПИЛ — атомно-эмиссионная спектроскопия плазмы индуцированной лазером.

Градуировочные графики

Функциональная зависимость аналитического сигнала от содержания элемента, выраженная в виде графика.

Спектр

Атомно-эмиссионный спектр – зарегистрированное изображение линейчатого спектра излучения, испускаемого атомами или ионами анализируемого вещества при его возбуждении. Интенсивность излучения зависит от температуры вещества и количества испускающих атомов или ионов. Длина волны отдельной спектральной линии определяется разностью энергий квантового перехода, атома (иона) из возбуждённого состояния в состояние с меньшей энергией. Структура квантовых уровней уникальна для каждого химического элемента, что позволят идентифицировать присутствие элемента в веществе по наличию спектральной линии.

Структурная схема метода LIBS и блок-схема частей анализатора

Структурная схема метода LIBS
Структурная схема определения химического состава пробы (LIBS)
Блок-схема частей анализатора
Блок-схема основных частей анализатора

Спектральный состав излучения лазерной плазмы любого химического элемента неповторим и уникален, что позволяет безошибочно идентифицировать по спектру присутствие элемента в пробе, а по интенсивности спектральной линии определить его концентрацию. Соответственно спектр многокомпонентного вещества включает спектральные линии всех химических элементов, входящих в его состав.

Анализатор состоит из следующих основных частей: импульсного лазера; системы сбора, передачи и пространственного разложения оптического излучения на монохроматические составляющие – спектрографа; системы регистрации спектров (детектора) – цифровой камеры; программно-аппаратного комплекса (ПАК) управления системой, отображения, архивирования спектров и результатов анализа.

Существует несколько важных этапов количественного определения состава пробы:

Исходным условием количественного анализа является наличие сигнала аналитического прибора на содержание в пробе определяемого компонента. Такой сигнал называется аналитическим сигналом, а кривая, иллюстрирующий зависимость аналитических сигналов от содержаний определяемых компонентов в образцах с сертифицированными их значениями (СО) — калибровочной (градуировочной) кривой. Вид калибровочных кривых существенным образом зависит от ряда факторов, которые определяют воспроизводимость и правильность измерений.

При определении содержания элемента в анализируемой пробе по калибровочной кривой выполняется вычисление концентрации, соответствующей величине аналитического сигнала, зарегистрированного прибором.

Аналитический сигнал

Сигнал, содержащий количественную информацию о величине, связанной с содержанием элемента в материале и регистрируемой в ходе выполнения его элементного анализа.

Калибровочная кривая

Функциональная зависимость, устанавливающая соотношение полученных аналитических сигналов с соответствующими значениями содержаний элементов в используемом комплекте СО, выраженная в виде кривой (в идеальном случае — прямой).