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无需制样的快速多元素检测——激光诱导击穿光谱(LIBS)方案

发布时间:2026-06-26 11:14:22 浏览量:59 作者:Danni

摘要

LIBS(激光诱导击穿光谱)是一种用于化学多元素定性和定量分析的原子发射光谱,能够实现简单、快速的多元素同时检测技术。它不需要样品制备,几乎无损、快速、安全的多元素分析,特别适用于碳、锂、硅等轻质元素检测。

正文


无需制样的快速多元素检测——激光诱导击穿光谱(LIBS)方案


LIBS(激光诱导击穿光谱)是将一束高能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,少量材料将被烧蚀和激发以产生等离子体。在激光脉冲结束时,等离子体迅速扩散并冷却。激光诱导等离子体内包含了电子、离子、原子、分子和微粒等,整体呈电中性。当激光脉冲结束后,等离子体中被激发的粒子会从高能级向低能级跃迁,并发射特征谱线。用光谱仪采集等离子体发射的特征谱线就会得到LIBS光谱图。通常我们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。通过分析特征谱线的强度,可以定量分析出样品中各种元素的含量。



星朗浩宇提供一体台式LIBS、分体台式LIBS、工业在线LIBS、手持式LIBS、远程LIBS、超景深显微LIBS,支持定制。元素测量范围:原子序数Z≥1,包括C,H,O等有机元素,以及N,Li,Be,B等轻元素,以及几乎所有金属、非金属元素。


应用领域包括:矿石品质在线分析、冶金行业在线成分分析、珠宝/宝石检测、煤炭分析、土壤重金属分析、水泥品质分析、玻璃中硼元素分析、分层样本解析、铝材检测、药物成分均匀性分布、气溶胶检测。

 

1.一体式LIBS 激光诱导光谱仪



由激光器、高分辨率光谱仪、LIBS光路收集探头、XYZ样品窗、触发延迟控制器等组成,可扩展,非常适合科研、LIBS光学应用实验、光学应用中心等用户,可以灵活选配激光器和光谱仪。


双镜头配置,双相机图像控制,实现微区和宏观区域样品成像观测;广角镜头用于大视野观察;高倍放大镜头用于微观精确定位;内部微区连续变倍光路,zui大可实现50倍数微区拍摄变焦;具备LED补光照明。


特点:

◎广泛的元素分析范围,包栝Z<12轻元素(如C,H,O,N,Li,Be,Bo)和重元素

◎配置多种激光和探头选项

◎比其他的元素分析仪器需要更少的样品

◎分析速度快,几秒钟到几分钟

◎大多数元素检出限为10ppm到几十ppm

◎几乎不需要样品准备时间-分析固体样品甚至是粉末(或者是辅料或粘合剂)


样品种类:

包括但不限于金属合金、矿物、岩石、陶瓷、半导体材料、化石燃料、土壤、以及各种固体复合材料;包括但不限于粉末样品(需要压片)如金属粉末、矿粉、药粉等,可以直接分析,适用于材料科学、地质学和环境研究;无需复杂预处理


实例:

某珠宝研究所——刚玉中Be 元素测量



用于刚玉中Be 元素测量的LIBS-Be 光谱采集系统,适用于量化生产,测试刚玉中Be 元素含量。

 

2.分体式LIBS激光诱导光谱仪



与一体式LIBS 激光诱导光谱仪相比,分体式LIBS客户可选样品台精度、手/电动自带测距模块;分析光斑尺寸聚焦<1mm。

 

3.工业在线LIBS激光诱导光谱仪



可根据用户需求和具体使用场景定制。例如:采用多个通道高分辨率光谱仪进行同步采集;采用一体化集成机箱,防尘防震防腐蚀,横跨传送带吊装设计、实时显示设备状态和测量结果;适应不同天气环境温度变化。激光器经由系统软件控制发射激光,LIBS 探头借助于智能焦距跟随模块,聚焦到样品的表面并产生LIBS 信号。光谱仪经由特殊设计的时序控制电路和软件实现同步触发采集,获得LIBS光谱信息并对数据进行处理,实现针对元素含量的定量测量。



工业在线LIBS 激光诱导光谱仪光谱数据采集软件具有以下功能:

(1) 可控制各硬件模块协同工作,可设置光谱仪参数(积分时间、平滑像素、触发延迟等)、激光器参数(单脉冲能量、发射频率、单次/ 连续模式、启停状态等)、延时器参数(延时时间)、焦距跟随参数(调节范围、调节频率等);

(2) 可实时显示LIBS 光谱曲线、保存和导出光谱数据、上传zui终分析结果(Fe、CaO、SiO2 含量);

(3) 可对光谱数据进行预处理和有效性筛选(不处理、平均处理、异常剔除等,并可设置剔除规则),再上发给分析算法计算;

(4) 可接收分析算法返回的计算结果,实时显示到显示屏上,并通过内部协议传送到控制中心PLC 主机。



应用:

铁矿、铜矿、铝矿等开采和选矿过程中的品位检测

煤炭企业洗选、混煤的灰分硫分水分检测

燃煤电厂煤炭定价、混煤的灰分硫分水分检测

钢铁厂烧结矿的品位和碱度检测、有色冶炼炉渣的成分检测等


实例:

某知名冶金工程技术公司——烧结矿生产智能感知系统



应用于高炉炼铁前的烧结矿环节,在线实时检测烧结矿的相关成分,获取烧结矿的重要参数(品位和碱度),适时调整配比以控制产量。

 

4.手持式LIBS 激光诱导光谱仪



特点:

◎高容量锂离子电池和直流电源适配器:9小时的续航时间,确保全天连续运行。

◎超大触摸屏幕:抗电磁干扰,适合工业应用。

◎轻便手持探头:1.25Kg机身小巧,人体工学设计。

◎附带免费的客户端软件,提供强大的工具来下载测试数据、编辑牌号库、生成测试报告和编译校准文件。对于高ji用户,提供了非常有用的附加功能来满足用户的专业要求。



样品种类:

包括但限于原位矿物、原位土壤、地质样品等,样品基底为铝基、镁基、锌基、铜基、低合金钢、合金钢、不锈钢、钛基、钴基、镍基等诸多金属合金


实例:

某大型核工业企业——核材料激光甄别仪



便携式LIBS 可兼顾实验室环境和外场测试对核安保装备的需求,能够从测试材料中快速识别出燃料铀、矿石铀等含铀材料,可将检测时间从数小时缩短至十秒以内。在不明物质识别、核安保取证、辐射安保、物矿探测等领域具有广泛应用前景。

 

5.远程LIBS 激光诱导光谱仪



远程LIBS激光诱导光谱仪是一款集高精度、远距离、快速实时分析于一体的光谱分析仪器。它将高能量激光脉冲传输到远距离的目标上。远程LIBS 系统可以扩大激光雷达探测物质成分的能力,使其不仅限于化学分子的探测,而是可以实现对固相、液相和气相基体中几乎所有元素进行定性和定量的分析。


特点:

◎非接触式分析:无需接触和破坏样品,即可获取准确的元素信息,特别适用于珍贵、易碎或难以接近的样品。

◎远距离探测能力:系统具备远距离探测能力,可在安全距离内对危险、恶劣或难以接近的环境中的目标进行分析。

◎实时快速反馈:分析速度快,可在短时间内提供目标物质的元素信息,满足实时反馈的需求。

◎高灵敏度与准确性:系统采用光学设计和信号处理算法,确保高灵敏度和准确性的分析结果。

◎多元素同时分析:能够同时检测和分析多种元素,提供全面的物质成分信息。


应用:

环境监测、深空深海探测、地质勘探、生物医学、食品安全


6.超景深显微LIBS元素分析仪



超景深显微LIBS元素分析仪由激光器、高分辨率光谱仪、激发探测光谱探头、显微成像、触发延迟控制器、光谱采集分析软件等组成。在光学显微镜的观察尺度内,使用高度聚焦的激光束对样品表面进行精准的元素分析。它整合了显微观察与化学分析,实现了“所见即所测”。可以作为专门显微LIBS模块与超景深显微镜搭配使用。


应用:

金属、电池材料、食品、制药、汽车等众多行业的快速材料识别、分类与成分分析


实例:

多点位元素分析

超景深显微LIBS元素分析仪支持多位置同步元素判别,高效适配多场景分析需求。当需要同时分析基材与附着物的元素组成,或同一目标物表面存在多个异物、不同区域需分别检测时,可无需频繁调整检测位置、重复操作,实现一次性高效完成全范围分析作业,大幅提升检测效率,减少操作耗时,确保分析结果的连贯性与准确性。



星朗浩宇也提供搭建LIBS系统的LIBS专用光谱仪、纳秒激光器、脉冲触发延迟发生器、LIBS光谱探头。

 

多通道高分辨率LIBS专用光谱仪



触发延迟可达20ns,在200-1000nm光谱分辨率可优于0.1nm(与选择光栅线数有关)。可根据用户需求选择不同的光谱范围,配置灵活,通道数量有1-10 可选,非常适合LIBS 高分辨率应用。

 

二级管泵浦-YAG 纳秒激光



◎分体 / 紧凑型设计, 便于工业集成

◎全风冷散热设计,无需冷水箱循环制冷

◎4.30-100mJ@1064nm、532nm-266nm 谐波可选

◎5.1-20Hz 重复频率、<10ns 脉宽

 

八通道脉冲触发延迟发生器



精确控制多路系统之间的延时,满足不同设备之间的同步控制需求,可根据用户需求任意设置两通道间延时(正延时或负延时),延时可调范围宽,精度高。非常适合激光时序控制、自动测试和高精度脉冲等领域应用,相比同类产品性价比高。

 

LIBS 光谱探头



同轴一体式LIBS 光谱探头的设计集激光发射、光谱收集于一体,结构紧凑,操作简便,适用于快速、精确的元素分析。


多路激发探测LIBS 光谱探头则拥有多个激光激发通道,能够同时探测多个目标点,大大提高分析效率。


应用:


环境监测、地质勘探、材料科学、文物保护


如果您对LIBS(激光诱导击穿光谱)有兴趣,请访问昊量光电的官方网页:https://www.auniontech.com/details-2321.html


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