دستیابی به موفقیت برای طیف سنجی تجزیه ناشی از لیزر

دستیابی به موفقیت برای طیف سنجی تجزیه ناشی از لیزر

طیف سنجی تجزیه ناشی از لیزر (LIBS) ابزاری سریع برای تجزیه و تحلیل شیمیایی است. یک پالس لیزر قدرتمند برای ایجاد میکروپلاسما بر روی یک نمونه متمرکز شده است. از طیف انتشار اولیه یا مولکولی حاصل از آن میکروپلاسما می توان برای تعیین ترکیب اولیه نمونه استفاده کرد.

در مقایسه با فناوری سنتی تر ، مانند طیف سنجی جذب اتمی و طیف سنجی انتشار نوری پلاسما (ICP-OES) ، LIBS از مزایای منحصر به فردی برخوردار است: عدم پیش نمونه نمونه ، تشخیص همزمان چند عنصر و اندازه گیری های غیرتماسی در زمان واقعی. این مزایا آن را برای تجزیه و تحلیل عملی مواد جامد ، گازها و مایعات مناسب می کند.

LIBS و الحاقات سنتی

سیستم های LIBS سنتی مبتنی بر لیزر پالس نانو ثانیه (ns-LIBS) به دلیل شدت قدرت لیزر ، مدت زمان پالس طولانی و اثر محافظتی پلاسما دارای معایبی هستند. این مسائل بر قابلیت تولید مجدد و نسبت سیگنال به نویز تأثیر منفی می گذارد. Femtosecond LIBS (fs-LIBS) می تواند اثر محافظتی پلاسما را از بین ببرد زیرا مدت زمان پالس فوق کوتاه مدت زمان برهم کنش لیزر و ماده را محدود می کند. پالس فمتوسکند از چگالی توان بالایی برخوردار است ، بنابراین مواد می توانند به طور موثر یونیزه و جدا شوند ، که منجر به نسبت سیگنال به پس زمینه و وضوح طیفی دقیق تر می شود.

طیف سنجی شکست رشته ای (FIBS) ترکیبی از روش LIBS با یک رشته لیزر فمتوثانیه است. یک رشته لیزر منفرد از اثر متقابل کر و مکانیسم های تمرکز زدایی پلاسما در انتشار یک پرتو فوق کوتاه و با شدت بالا در یک محیط شفاف مانند هوای جوی حاصل می شود. رشته لیزر فمتوسکند یک کانال پلاسما لیزر طولانی و پایدار تولید می کند که ثبات چگالی توان لیزر را تضمین می کند و می تواند ثبات اندازه گیری را بهبود بخشد. با این حال ، قدرت و تراکم الکترون هنگام افزایش انرژی لیزر اشباع می شود. این به عنوان اثر بستن شدت لیزر شناخته می شود و حساسیت تشخیص FIBS را محدود می کند.

گریتینگ پلاسما

خوشبختانه ، اثر بستن شدت لیزر را می توان از طریق یک توری پلاسما ناشی از فعل و انفعال غیرخطی رشته های ثانویه فمتوسکند ، غلبه کرد. ثابت شده است که چگالی الکترون در گریتینگ پلاسما مرتبه ای بالاتر از آن در رشته است.

بر اساس این بینش ، محققان تحت هدایت هپینگ زنگ در دانشگاه طبیعی چین شرقی در شانگهای اخیراً یک تکنیک جدید را نشان دادند: طیف سنجی تجزیه ناشی از گریتینگ پلاسما (GIBS). GIBS می تواند به طور موثر بر اشکالات ns-LIBS ، fs-LIBS و FIBS غلبه کند. با GIBS ، شدت سیگنال بیش از سه برابر افزایش می یابد و طول عمر پلاسمای ناشی از گریتینگ پلاسما تقریباً دو برابر آن است که توسط FIBS با همان پالس اولیه بدست می آید. تجزیه و تحلیل کمی به دلیل عدم وجود اثرات محافظتی پلاسما ، قدرت زیاد و تراکم الکترون گریتینگ پلاسما فمتوسکند عملی است.

زنگ خاطرنشان می کند که تکنیک GIBS می تواند ابزاری امیدوار کننده برای تشخیص نمونه هایی باشد که ذوب ، یونیزه کردن یا جدا کردن سخت هستند و همچنین می توانند برای نمونه هایی با ماتریس های پیچیده عمل کنند.