激光诱导击穿光谱系统(LIBS)是一种基于激光与物质相互作用的发射光谱分析技术。以下是其工作原理:
1、样品激发与等离子体形成:高能量脉冲激光聚焦在样品表面,当激光辐照度超过样品的击穿阈值时,样品表面的微粒、分子、原子等会发生多光子电离,产生初始自由电子。这些初始自由电子继续吸收光子并加速,与原子碰撞电离产生新的自由电子,引发雪崩效应,最终形成包含电子、离子、原子、分子和微粒等的激光诱导等离子体。
2、等离子体冷却与特征谱线发射:形成的等离子体温度高,随后会迅速膨胀和冷却。在这个过程中,处于激发态的原子和离子会从高能级向低能级跃迁,并发射出特定波长的光辐射,即特征谱线。
3、光谱采集与分析:使用光谱仪收集等离子体发射的特征谱线,得到LIBS光谱图。通过分析光谱图中谱线的波长和强度,可以识别样品中存在的元素种类及其含量。通常认为等离子体中各种元素的比例与烧蚀样品的元素比例一致,因此可根据谱线强度定量分析样品中各元素的含量。

激光诱导击穿光谱系统利用高能脉冲激光与物质作用生成等离子体,再通过分析等离子体发射的特征光谱来获取样品的元素组成和含量信息,具有无接触式、破坏性小、快速原位远程分析、多元素同时在线监测等优点,被广泛应用于多个领域。