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1、引言

       激光誘導(dǎo)擊穿光譜并不是一種新的分析方法，其前身可以追溯到1962年第十屆國(guó)際光譜學(xué)會(huì)議上。激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)(Laser Induced Breakdown Spectroscopy )簡(jiǎn)稱為L(zhǎng)IBS，是由美國(guó) Los Alamos 國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的 David Cremers 研究小組于1962年提出和實(shí)現(xiàn)的。自從1962年該小組成員Brech最先提出了用紅寶石微波激射器來(lái)誘導(dǎo)產(chǎn)生等離子體的光譜化學(xué)方法之后，激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)開始被廣泛應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域，如鋼鐵成分在線分析、宇宙探索、環(huán)境和廢物的監(jiān)測(cè)、文化遺產(chǎn)鑒定、工業(yè)過(guò)程控制、醫(yī)藥檢測(cè)、地球化學(xué)分析，以及美國(guó)NASA的火星探測(cè)計(jì)劃CHEMCAM等，并且開發(fā)出了許多基于LIBS技術(shù)的小型化在線檢測(cè)系統(tǒng)。

2、LIBS的基本原理
       激光誘導(dǎo)等離子體光譜法本質(zhì)上是一種利用原子發(fā)射光譜進(jìn)行化學(xué)元素分析的方法，它與電弧和火花放電光譜的不同之處在于LIBS采用高能激光作為激發(fā)源。將高功率（1~10MW cm-2）激光聚焦于靶表面很小的區(qū)域，在激光的激發(fā)下大約10-9~10-12 g的樣品被燒蝕并產(chǎn)生高溫（10000~20000K）、高密度的等離子體。這時(shí)，樣品降解和氣化形成的原子或離子首先會(huì)產(chǎn)生一種連續(xù)輻射。由于這種輻射不包含有用的元素信息，無(wú)法用于分析。但是，等離子體接著會(huì)以超到各元素分立的特征譜線。這些特征譜線通過(guò)透鏡由光纖接收，最后進(jìn)入攝譜儀或陣列開關(guān)式探測(cè)器加以分析。利用原子譜線波長(zhǎng)和強(qiáng)度可以確定樣品中的元素組成和元素濃度。

       LIBS的激發(fā)方法決定了它可以直接分析各種狀態(tài)的樣品，包括氣體、液體和固體。任何元素在如此高能量密度激光的照射下都會(huì)被激發(fā)，所以它可以分析所有元素。LIBS的分析波長(zhǎng)范圍和另名都實(shí)際上只取決于其所配置的光學(xué)系統(tǒng)和檢測(cè)器。另外，從技術(shù)上講，LIBS與其他利用激光作為激發(fā)源的光譜類似，比如激發(fā)拉曼光譜、激光誘導(dǎo)熒光光譜等。這些光譜儀的很多硬件都是相同的，現(xiàn)在已經(jīng)嘗試將這些分析、原子光譜技術(shù)集成起來(lái)，以獲得樣品更為詳盡、更為深入的組成和結(jié)構(gòu)信息。

3、特點(diǎn)
       由于采用激光作為激發(fā)源，LIBS與火花放電發(fā)射光譜和X射線熒光光譜（XRF）相比主要有以下優(yōu)點(diǎn)：
       快速響應(yīng)特性，能夠?qū)崟r(shí)或接近實(shí)時(shí)情況下獲得所需信息。對(duì)于相對(duì)均勻的樣品，LIBS的測(cè)試時(shí)間只為XRF的1/3~1/30；
       可以分析各種形態(tài)的樣品，且不需任何前處理，避免了與處理過(guò)程可能造成的污染；
       導(dǎo)電、非導(dǎo)電樣品都可以測(cè)量，例如堅(jiān)硬難溶的陶瓷；
       多元素同時(shí)分析、局部微區(qū)分析、表面分析功能；

       由于使用光纖實(shí)現(xiàn)激發(fā)光和發(fā)射光的傳遞，可通過(guò)光纖進(jìn)行XRF不能實(shí)現(xiàn)的分析，如直接遠(yuǎn)距離對(duì)核設(shè)施、嚴(yán)重污染區(qū)域等進(jìn)行檢測(cè)以及對(duì)土壤次表層進(jìn)行原位檢測(cè)。

4、激光誘導(dǎo)擊穿光譜儀實(shí)驗(yàn)裝置
激光誘導(dǎo)擊穿光譜的實(shí)驗(yàn)裝置系統(tǒng)主要是由激光器、真空室、光譜儀和PC機(jī)組成。
5、便攜式LIBS的應(yīng)用
       因?yàn)長(zhǎng)IBS的特點(diǎn)，尤其是適合現(xiàn)場(chǎng)分析的優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)LIBS的發(fā)展主要還是集中在便攜式分析設(shè)備開發(fā)及其在實(shí)時(shí)分析領(lǐng)域的應(yīng)用上。
       考古和礦物學(xué)：在文物修復(fù)和保藏前進(jìn)行元素分析，可以同時(shí)得到文物所用材料及其可能的降解產(chǎn)物方面的信息。非接觸、快速、全元素分析、無(wú)需制樣等特點(diǎn)使LIBS分廠適合用于文物的現(xiàn)場(chǎng)分析。
       環(huán)境監(jiān)測(cè)：環(huán)境監(jiān)測(cè)是便攜式LIBS應(yīng)用需求最大和應(yīng)用實(shí)踐最多的領(lǐng)域，土壤成分分析就是環(huán)境監(jiān)測(cè)的主要內(nèi)容之一。
       空間科學(xué)研究：ICP、XRF等測(cè)試方法都需要電極或探針與待測(cè)樣品接觸或者需要將樣品裝進(jìn)設(shè)備的樣品室，這些要求在空間科學(xué)研究中都比較難以滿足或者實(shí)現(xiàn)起來(lái)費(fèi)時(shí)費(fèi)力。LIBS的遙測(cè)功能使其特備適合于此類科學(xué)研究。

       金屬材料檢驗(yàn)：LIBS與XRF和發(fā)射光譜相比有著諸多優(yōu)點(diǎn)，是各種環(huán)境條件下實(shí)現(xiàn)金屬材料現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)的重要手段，可以快速對(duì)各種混雜金屬制品提供定性、定量分析。隨著便攜式LIBS系統(tǒng)的不斷完善和分析性能的進(jìn)一步一稿，它有望成為現(xiàn)場(chǎng)金屬材料檢驗(yàn)的主流設(shè)備。

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6、總結(jié)
隨著激光及相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步，LIBS必將成為現(xiàn)場(chǎng)分析領(lǐng)域的常規(guī)設(shè)備。