Zer da laser bidez eragindako matxura espektroskopia?
Laser bidez eragindako matxura espektroskopia (LIBS) igorpen atomikoko espektrometro mota bat da. Solido, likido eta gas faseko matrizeetako ia elementu guztien azterketa kualitatibo eta kuantitatiboa ahalbidetzen du. ICP-OES edo XRF bezalako detekzio metodo konbentzionalak ez bezala,
LIBS detekzio prozesuan lagin konplexuak prestatzeko beharra ezabatzen du.
Helburua lortzeko laginak prestatu gabe,
LIBS espektroskopia energia handiko fokatutako pultsatuko laser izpi bat erabiltzen du lagina plasma egoerara kitzikatzeko, eta horrek dagokion emisio-espektro elementala sortzen du analisirako. Elementu-igorpen-espektroaren uhin-luzera elementu motarekin erlazionatuta dago, eta elementu-lerro espektralen intentsitatea elementuaren edukiarekin.
Laser bidez eragindako matxura espektroskopia printzipioa
Laser teknologiaren garapenak asko lagundu du espektroskopia garatzen. The
laser bidez eragindako matxura espektroskopia (LIBS) teknika, ere ezaguna
laser bidez eragindako plasma espektroskopia (LIPS), materia elementuak aztertzeko metodo berria da. 1962an Los Alamos National Laboratory-n David Cremersen taldeak proposatu eta gauzatu zuen espektroskopia alorreko metodo analitiko berria da. Analisi espektralaren alorreko tresna analitiko berria da.
Laser bidez eragindako matxura espektroskopia puntako potentzia handiko pultsatuko laser bat erabiltzen du lagina irradiatzeko eta izpia analisi-leku oso txiki batera bideratzen da (normalean 10-400 mikra-ko diametroa). Laser irradiatutako lekuaren eremuan, laginaren materiala ablazioa egiten da eta nanopartikula hodei bat sortzen da laginaren gainean. Laser izpiaren energia gailurra nahiko altua denez, bere xurgapen eta fotoi anitzeko ionizazio efektuek laginaren gainean sortutako gas eta aerosol hodeien opakutasuna areagotzen dute, nahiz eta laser pultsuaren kitzikapen oso laburra izan. Laser energia hodeiak nabarmen xurgatzen duen heinean, plasma pixkanaka sortzen da. Energia handiko plasmak nanopartikulak urtzen ditu, haietako atomoak kitzikatzen ditu eta argia igortzen du. Atomoek igortzen duten argia detektagailuak har dezake eta espektro gisa erregistratu daiteke, zeina laginean dauden elementuei buruzko informazioa lortzeko eta kualitatibo gehiago (adibidez, materialaren identifikazioa, PMI) eta kuantitatibo (adib. lagineko elementu baten zenbatekoa) analisiak software algoritmoen bidez egin daitezke.
A. Laser bidez eragindako igorpen-espektroskopiaren oinarrizko printzipioa
Laserrak sortutako potentzia handiko pultsatuko laser izpia laginaren gainazalean zentratzen da, eta laginaren atomoak kitzikatu egiten dira tenperatura altuko plasma txinparta bat osatzeko. Atomo eta ioi kitzikatuek atomoen eta kaoien espektro-lerro ezaugarriak igortzen dituzte desexzitazio-prozesuan, eta, ondoren, atomoen espektro-lerro ezaugarrien uhin-luzera (UV-tik NIR) eta intentsitatea neurtzen dira espektrometro baten bidez, analisi kualitatibo edo kuantitatiborako. elementuak.
Detekzio eta analisi kuantitatiboaren muga
detekzio-mugak LIBS neurtu beharreko lagin motaren, elementu espezifikoen eta tresnaren laser/detektagailu espektralaren konfigurazioaren menpekoak dira. Arrazoi horiengatik, LIBS-en detekzio-mugak ppm gutxi batzuetatik % mailara bitartekoak izan daitezke. Ohiko aplikazio gehienetarako, LIBS detekzio-mugak 10 ppm-tik 100 ppm-ra lor daitezke elementu gehienentzat, eta analisi kuantitatiboetarako, LIBS-ek lortutako neurketen desbideratze estandar erlatiboa % 3-5 artean egon daiteke, eta normalean % 2 edo are. <%1 material homogeneoetarako.
B. Plasma txinparta sortzeko prozesua
Kitzikapen-pultsu indartsu baten eraginez, laserren foku-eskualdeko atomoak eta frakzioak fotoi anitzen bidez ionizatzen dira hasierako elektroi askeak sortzeko. Foku-laserra handitzen den heinean, atomoek fotoiak xurgatzen eta ionizatzen jarraitzen dute, elektroi primario ugari sortuz. Laser potentzia nahikoa indartsua denean, pultsuaren iraupena nahikoa luzea da elektroi askeak laserren eraginpean bizkortzeko. Elektroiek atomoak bonbardatzeko nahikoa energia dutenean, atomoek ionizatu eta elektroi berriak sortzen dituzte. Elektroi hauen azelerazioari esker, atomoak ionizatzen jarraitzea ere eragiten du, eta ondorioz, elur-jausi efektua eta elektroiak azkar handitzea oso epe laburrean. Horrek, aldi berean, atomoen etengabeko ionizazioa dakar, elektroi eta ioi aske ugari eta, oro har, plasma elektrikoki neutroa. Kitzikapen-plasma argi-igorleko iturri bat da, maiztasun zehatzetan fotoiak irradiatzen dituena, espektro-lerro bereizgarriak sortzeko. Haren maiztasun- eta intentsitate-banaketan aztertutako objektuen espezieari eta kontzentrazioari buruzko informazioa dago.
Plasma sortzeko prozesuan oso potentzia handiko dentsitatea, 1GW/cm2-tik gorakoa izan daitekeena, erabiltzen da. Gainazaleko material mikrogramo batzuk berehala berotzen dira laser bidez 10,000 gradu Celsius-ra eta kanporatzen dira oso iraupen laburreko baina oso distiratsua den plasma bat osatzeko. Iretzitako plasma-gorputz hauek laser bidez polarizatu dira atomo edo ioi kitzikatuetan. Laser pultsuaren amaieran, plasma hedatzen hasi bezain azkar hozten da. Hozte prozesuan, atomo edo ioi kitzikatuak energia handiko egoeratik energia baxuko egoerara itzultzen dira eta haien ezaugarriekin erradiazio optikoa igortzen dute. Espektrometro sentikor baten bidez igorpen espektral horiek detektatu eta aztertzeak substantziaren oinarrizko konposizioari buruzko informazioa ematen du.
Laser bidez eragindako matxura espektroskopia aplikazioak
Laser bidez eragindako matxura espektroskopia, materialen identifikazio eta analisi kuantitatiboko teknologia berri gisa, laborategian erabil daiteke, baita industria guneetako lineako ikuskapenean ere. Bere ezaugarri nagusiak honako hauek dira.
a. Azterketa azkarra eta zuzena ia laginak prestatzeko beharrik gabe.
b. Ia elementu guztiak detektatzen ditu.
c. Elementu anitzen aldibereko analisia.
d. Matrizearen morfologia aldakortasuna - ia edozein lagin solido detekta daiteke.
LIBS espektroskopia Elementuzko analisi-metodo tradizionalen gabeziak konpontzen ditu, batez ere mikro-eremuko materialen analisia, plakaketa/filmaren analisia, akatsen detekzioa, bitxien identifikazioa, auzitegi-ebidentziaren identifikazioa, hauts materialaren analisia, aleazioen analisia, etab. LIBS laserra Era berean, askotariko aplikazioetan aplika daiteke, hala nola, geologia, ikatza, metalurgia, farmazia, ingurumena eta ikerketa zientifikoa.
Laborategiko ohiko aplikazioez gain, libs laser bidez eragindako matxura espektroskopia Eskuko gailu eramangarri bihur daitezkeen oinarrizko analisi-teknologietako bat da. Lineako azterketa hori egin dezakeen oinarrizko analisiaren teknologia bakarra da. Horri esker, analisi-teknologia asko hedatuko da laborategiko eremutik kanpoaldera, eremura eta baita ekoizpen prozesura ere.
Laser bidez eragindako matxura espektroskopiaren (LIBS) aplikazioak
materialen analisi, karakterizazioa eta identifikazio ez-suntsitzaileak emotea.
b. Material arriskutsuak (tenperatura altuak, erradioaktiboak, kimikoki toxikoak diren materialak) urrutiko detekzioa eta analisi elementala.
c. Biltegiratze-ontzien kutsadura erradioaktiboa tokian bertan hautematea (kalitate handiko txatarra beirazkoa, maila ertaineko txatarra).
d. Altzairuaren konposizio-azterketa in situ ingurune eskuraezinetan (adibidez, erreaktore nuklearren presio-ontzietan).
e. Metalak eta aleazioak azkar identifikatzea txatarra birziklatzeko prozesuan.
f. Osagai kritikoen metalen identifikazioa fabrikazioan eta muntaian.
g. Lineako konposizio-analisia metal likidoen eta aleazioen prozesua kontrolatzeko (adibidez, altzairuaren karbono, silizio eta fosforo edukia zehaztea).
h. On-line konposizioaren analisia beira likidoaren prozesua kontrolatzeko (adibidez, burdinaren eta berunaren edukia zehaztea).
i. Uretan murgilduta dauden materialen in situ identifikatzea (adibidez, metalak, aleazioak, zeramika, mineralak, material erradioaktiboak).
j. Gainazaleko estalduren profilaren azterketa eta konposizioaren azterketa sakona (adibidez, altzairu xaflatua, plastikozko film geruza, metal astunak pinturan).
k. Aireko partikulen lineako monitorizazioa (adibidez, pila-igorpenen jarraipena).
l. Forma konplexuko objektuen osagaien analisia.
Laser bidez eragindako matxura espektroskopia ezaugarriak
a. Laser bidez eragindako matxura espektrometroak ia elementu naturalak neur ditzake, H, Li, Be, C, N, O, S, etab. barne, metodo konbentzionalez aztertzen zailak direnak.
b. Laginak prestatzeko prozesua oso erraza da eta, gainera, laginaren gainazala garbitu edo gainazaleko estaldura kentzeko aukera ematen du pultsu errepikatuen bidez.
c. Errendimendu handiko analisia lagin kopuru txiki batekin bakarrik egin daiteke (1-10 g), eta horrek analisiaren kostua asko murrizten du.
d. ppm-mailako detekzio-mugekin eta sentsibilitate, detekzio-zehaztasun eta gradu handiekin.
e. Benetan detekzio ez-suntsitzailea. Lagin kopuru txiki bat bakarrik kontsumitu eta ia ez dago berotze-efekturik laserra laginaren gainean gertatzen denean.
f. Edozein egoera fisikotan dauden laginak aztertzeko aukera, solidoak, likidoak, gasak eta hainbat nahaste barne.
g. Ia interferentzia espektralak eragin gabe.
h. Analisi-denbora gutxi gorabehera 20 segundora murriztu da detekta daitezkeen oinarrizko lankideen determinazio guztietan, eta hori abantaila nabarmena da beste teknika analitikoekiko.
i. Ingurumenaren egokitzapen ona ia baldintza berezirik gabe. Elikadura-iturrira konektatzen denean funtzionatzen du eta ez du ur-hozterik edo aire konprimiturik behar. Horrek esan nahi du eremuko esperimentuen eskakizunak bete ditzakeela.
j. Aldizkako ordezkapenik gabeko kontsumigarriak eta laserren konfigurazioa 600000 aldiz baino gehiago erabil daitezke etengabe.
Nola erosi laser bidezko matxura espektroskopia?
ANTITECK ematen laborategiko ekipoak, laborategiko kontsumigarriak, bizitza zientzien sektoreko ekipamenduak fabrikatzeko. Gurea interesatzen bazaizu
laser bidez eragindako matxura espektroskopia edo zalantzaren bat baduzu, idatzi mezu elektroniko bat helbide honetara
[posta elektroniko bidez babestua], ahalik eta azkarren erantzungo dizugu.
