Спектрометры для анализа металлов и сплавов

Лазерные эмиссионные спектрометры

Лазерно-искровая эмиссионная спектрометрия (ЛИЭС), также известная как LIBS (Laser-Induced Breakdown Spectroscopy), — это аналитический метод, использующий сфокусированный импульсный лазер для изучения химического состава материалов .

Принцип действия лазерного спектрометра:

• Создание плазмы: Мощный импульсный лазер фокусируется на поверхности образца, вызывая его мгновенное испарение (абляцию) и образование микроплазмы . Продолжительность лазерного импульса обычно составляет 1-2 наносекунды, что обеспечивает высокую плотность энергии, достаточную для ионизации материала .
• Эмиссия света: В состоянии плазмы электроны отделяются от ядер атомов или переходят на более высокие энергетические уровни. По мере охлаждения плазмы возбужденные электроны возвращаются на более низкие энергетические орбиты, испуская при этом свет в ультрафиолетовом, видимом и инфракрасном диапазонах . Каждый химический элемент имеет уникальную спектральную "подпись" — определенные длины волн, на которых он излучает свет .
• Анализ спектра: Внутренний спектрометр регистрирует и анализирует излученный свет, измеряя длину волны и интенсивность этих спектральных линий .
• Определение состава и концентрации: Встроенное программное обеспечение сравнивает полученные спектральные линии с известными длинами волн для идентификации присутствующих элементов и использует интенсивность этих линий в сочетании с внутренней калибровкой для определения их концентрации .

Применение и преимущества

Метод ЛИЭС используется в лабораторных условиях более 30 лет для определения любых элементов в Периодической таблице . Недавно он был реализован в портативных анализаторах (HH LIBS или ручные ЛИЭС), что позволяет проводить анализ элементов в полевых условиях .

Преимущества лазерных спектрометров:

• Возможность использования в труднодоступных местах: Портативность приборов позволяет проводить анализ непосредственно на объекте, без необходимости транспортировки образцов в лабораторию .
• Быстрое сканирование больших площадей: При использовании растрированного 2D-лазера можно оперативно исследовать образцы с большой поверхностью .
• Быстрый перевод лазерного пучка: Есть функция быстрого перевода лазерного пучка на сопряженную поверхность .
• Скорость анализа: Результаты анализа доступны за 1-5 секунд, что критически важно для оперативного контроля .
• Минимальные требования к подготовке: Не нужно вырезать, размалывать или плавить образец .
• Повышенная безопасность: Современные лазерные спектрометры безопасны для глаз и не несут радиационных рисков, в отличие от устройств, основанных на рентгенографии .
• Портативные лазерные спектрометры являются мощными аналитическими инструментами, которые меняют подход к контролю качества материалов, особенно в таких областях, как металлургия, машиностроение, приемка металлопроката и сортировка металлического лома .