Thiết kế
Một hệ thống LIBS điển hình bao gồm laser Nd: YAG và quang phổ có dải phổ rộng và độ nhạy cao, tỷ lệ phản hồi nhanh, máy dò thời gian theo thời gian. Điều này được kết hợp với một máy tính có thể nhanh chóng xử lý và giải thích các dữ liệu thu được. Vì vậy, LIBS là một trong những kỹ thuật phân tích phổ đơn giản nhất, làm cho nó trở thành một trong những thứ rẻ nhất để mua và vận hành.
Laser Nd: YAG tạo ra năng lượng trong vùng hồng ngoại cận gần của phổ điện từ, với bước sóng 1064 nm. Thời gian xung là trong vùng 10 ns tạo mật độ công suất có thể vượt quá 1 GW · cm-2 tại đầu mối. Các laser khác đã được sử dụng cho LIBS, chủ yếu là loại Excimer (Excited dimer) tạo ra năng lượng ở các vùng có thể nhìn thấy và cực tím.
Quang phổ bao gồm một máy đo đơn sắc (quét) hoặc bộ đa sắc tố (không quét) và máy dò quang phổ hoặc máy dò CCD tương ứng. Bộ xử lý đơn sắc phổ biến nhất là loại Czerny-Turner trong khi bộ đa sắc tố phổ biến nhất là loại Echelle. Tuy nhiên, ngay cả loại Czerny-Turner có thể được (và thường) được sử dụng để phân tán bức xạ vào một CCD hiệu quả làm cho nó một polychromator. Các phổ hồng ngoại là loại phổ biến nhất được sử dụng trong LIBS vì nó cho phép mua đồng thời của phạm vi toàn bộ dải bước sóng quan tâm.
Các phổ kế thu thập bức xạ điện từ trên phạm vi bước sóng rộng nhất có thể, tối đa hóa số lượng các đường phát thải phát hiện cho mỗi phần tử cụ thể. Đáp ứng quang phổ điển hình là từ 1100 nm (gần hồng ngoại) tới 170 nm (tia cực tím sâu), phạm vi phản ứng gần đúng của máy dò CCD. Tất cả các phần tử đều có đường phát xạ trong dải bước sóng này. Độ phân giải năng lượng của quang phổ cũng có thể ảnh hưởng đến chất lượng của phép đo LIBS, bởi vì các hệ thống phân giải cao có thể tách riêng các đường phát xạ phổ trong tình trạng gần kề nhau, giảm nhiễu và tăng tính chọn lọc. Tính năng này đặc biệt quan trọng đối với các mẫu vật có ma trận phức tạp, chứa nhiều yếu tố khác nhau. Đi kèm với máy quang phổ và máy dò là một máy phát chậm trễ giúp chính xác thời gian phản hồi của máy dò, cho phép giải quyết thời gian của quang phổ.
Ưu điểm
Bởi vì một lượng nhỏ vật liệu được tiêu thụ trong quá trình LIBS, kỹ thuật này được coi là không gây hủy hoại hoặc giảm thiểu tối đa, và với mật độ năng lượng trung bình ít hơn một watt chiếu trên mẫu vật, hầu như không có sự gia nhiệt mẫu xung quanh sự cắt bỏ trang web. Do tính chất của kỹ thuật này, việc chuẩn bị mẫu thường được giảm thiểu để đồng nhất hóa hoặc thường không cần thiết khi điều tra sự không đồng nhất hoặc nếu mẫu được biết là đồng nhất đủ, điều này sẽ làm giảm khả năng nhiễm bẩn trong các bước chuẩn bị hóa học. Một trong những ưu điểm chính của kỹ thuật LIBS là khả năng mô tả chiều sâu một mẫu bằng cách thỉnh thoảng xả laser ở cùng vị trí, đi sâu vào mẫu vật một cách hiệu quả hơn với mỗi lần bắn. Điều này cũng có thể được áp dụng cho việc loại bỏ các chất ô nhiễm trên bề mặt, nơi laser được thải ra một số lần trước khi phân tích shot. LIBS cũng là một kỹ thuật rất nhanh chóng cho kết quả trong vài giây, làm cho nó đặc biệt hữu ích cho các phân tích khối lượng lớn hoặc theo dõi công nghiệp trực tuyến.
LIBS là một kỹ thuật quang học hoàn toàn, do đó nó chỉ cần truy cập quang học tới mẫu vật. Điều này có ý nghĩa quan trọng vì sợi quang có thể được sử dụng cho các phân tích từ xa. Và là một kỹ thuật quang học nó không xâm lấn, không tiếp xúc và thậm chí có thể được sử dụng như là một kỹ thuật phân tích độc lập khi kết hợp với bộ máy kính thiên văn thích hợp. Những thuộc tính này có ý nghĩa để sử dụng trong các khu vực từ môi trường nguy hiểm đến thăm dò không gian. Thêm vào đó các hệ thống LIBS có thể dễ dàng kết hợp với kính hiển vi quang học để lấy mẫu vi mô thêm một chiều hướng mới về sự linh hoạt trong phân tích.
Với quang học chuyên dụng hoặc môt giai đoạn định vị cơ học, laser có thể được quét qua bề mặt mẫu vật cho phép phân tích hóa học không gian và tạo ra các bản đồ nguyên tố. Điều này rất quan trọng vì hình ảnh hóa học đang trở nên quan trọng hơn trong tất cả các ngành khoa học và công nghệ.
Các hệ thống LIBS di động nhạy hơn, nhanh hơn và có thể phát hiện ra nhiều yếu tố khác nhau (đặc biệt là các yếu tố ánh sáng) so với các kỹ thuật cạnh tranh như huỳnh quang tia X xách tay. Và LIBS không sử dụng bức xạ ion hoá để kích thích mẫu, nó vừa thâm nhập vừa có khả năng gây ung thư.