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LIBS激光誘導(dǎo)擊穿光譜

元素是物質(zhì)的基本組成成分，元素種類及其含量極大地影響著物質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)。傳統(tǒng)的元素檢測(cè)技術(shù)包括電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）、電感耦合等離子體發(fā)射光譜法（ICP-OES）、原子吸收光譜法（AAS），上述方法雖然具有高靈敏度、高準(zhǔn)確性的優(yōu)點(diǎn)，但由于存在著制樣繁瑣、操作復(fù)雜、檢測(cè)速度慢等缺點(diǎn)。

而LIBS（激光誘導(dǎo)擊穿光譜）是一種用于化學(xué)多元素定性和定量分析的原子發(fā)射光譜，能夠?qū)崿F(xiàn)簡(jiǎn)單、快速的多元素同時(shí)檢測(cè)技術(shù)。LIBS技術(shù)被譽(yù)為“未來(lái)化學(xué)分析之星"，因?yàn)樗恍枰獦悠分苽洌瑤缀鯚o(wú)損、快速、安全的多元素分析，特別適用于碳、鋰、硅等輕質(zhì)元素的檢測(cè)。

激光誘導(dǎo)擊穿光譜示意圖

工作原理

LIBS是將一束高能脈沖激光聚焦在樣品表面，當(dāng)激光輻照度超過(guò)樣品的擊穿閾值時(shí)，少量材料將被燒蝕和激發(fā)以產(chǎn)生等離子體。在激光脈沖結(jié)束時(shí)，等離子體迅速擴(kuò)散并冷卻。激光誘導(dǎo)等離子體內(nèi)包含了電子、離子、原子、分子和微粒等，整體呈電中性。

LIBS光譜的動(dòng)力學(xué)過(guò)程

在此期間，處于激發(fā)態(tài)的原子和離子從高能態(tài)遷移回低能態(tài)，并發(fā)出具有特定波長(zhǎng)的特征光輻射。用靈敏的光譜儀對(duì)等離子體發(fā)射光譜中的譜峰位置、峰強(qiáng)等信息進(jìn)行分析，識(shí)別樣品中的元素的種類和相應(yīng)的含量，可以進(jìn)行材料的識(shí)別、分類、定性以及定量分析。

能級(jí)躍遷示意圖

當(dāng)激光脈沖結(jié)束后，等離子體中被激發(fā)的粒子會(huì)從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷，并發(fā)射特征譜線，波長(zhǎng)λ可以表示為：

其中c為光速，h為普朗克常量，E_k為高能級(jí)的能量，E_i為低能級(jí)的能量。用光譜儀采集等離子體發(fā)射的特征譜線就會(huì)得到類似于下圖所示的LIBS光譜圖。通常我們認(rèn)為等離子體中各種元素的比例與燒蝕樣品的元素比例一致。通過(guò)分析特征譜線的強(qiáng)度，可以定量分析出樣品中各種元素的含量。

LIBS通常的檢出限

LIBS檢出限很大程度上取決于被測(cè)樣品的類型、具體哪些元素、以及儀器的激光器/光譜檢測(cè)器的選型配置。在大多數(shù)常規(guī)應(yīng)用中，對(duì)于絕大多數(shù)元素，LIBS檢出限可以做到10 ppm到100 ppm。在定量分析中，通過(guò)LIBS獲得的測(cè)量結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差可以達(dá)到3-5%以內(nèi)，而對(duì)于均質(zhì)材料通常可以到2%以內(nèi)甚至<>

LIBS通常的檢出限

l Li,Be,B,Na,Mg,Al,K,Ca等元素>10ppm即0.001%)

l Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Zn,Mo等元素>100ppm即0.01%)

l C,N,O,P,Si等元素>200ppm即0.02%)

l F,Cl,Br,S等元素>0.5%

LIBS 激光透導(dǎo)擊穿光譜知識(shí)點(diǎn)

l LIBS 定量標(biāo)定需要注意事項(xiàng)

在使用LIBS做定量分析前，需要制備樣品，做一系列樣品的物質(zhì)準(zhǔn)備。在LIBS測(cè)量中，需要注意以下幾點(diǎn)：

(1) 激光聚焦到樣品上

(2) 樣品表面條件、粗糙程度、油、指紋、灰塵所造成污染都會(huì)對(duì)測(cè)量造成影響。

(3) 同樣濃度的樣品在兩次LIBS實(shí)驗(yàn)中將產(chǎn)生不同的光譜。例如，用鋁合金樣品中的鎂定標(biāo)后的設(shè)備，如果用來(lái)測(cè)量玻璃樣品中的鎂元素，就會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤的結(jié)果。

? 樣品制備

LIBS技術(shù)可以直接對(duì)材料進(jìn)行分析，而不需要對(duì)材料做任何預(yù)處理。但如果樣品表面殘留一層氧化物，可以在標(biāo)定或測(cè)量前先發(fā)射幾個(gè)脈沖轟擊樣品，去除氧化層。各種樣品的轟擊次數(shù)不同，一般的做法是轟擊10到100次。這種預(yù)先清理的過(guò)程，在后文中稱為預(yù)燃，當(dāng)計(jì)算用來(lái)去除氧化層的脈沖個(gè)數(shù)時(shí)，稱為預(yù)燃時(shí)間。

? 獲取光譜與譜線選取

為了提高測(cè)量的精度，對(duì)樣品同一個(gè)點(diǎn)多次轟擊，平均的光譜個(gè)數(shù)取決于樣品，一般為10至500次。選取無(wú)重疊的光譜線，然后對(duì)光譜信號(hào)去平均，比較不同平均次數(shù)的光譜信號(hào)，然后在其中選出變化率小且數(shù)值最小的平均次數(shù)。

上圖是一個(gè)低碳鋼的光譜，Cr（I）和Fe（I）無(wú)重疊光譜線，其他的標(biāo)注星號(hào)的譜線與周圍的譜線相重疊，不適合定量測(cè)量。

? LIBS設(shè)備的定標(biāo)

標(biāo)定標(biāo)過(guò)程是利用標(biāo)樣，畫出發(fā)射線的凈強(qiáng)度隨感興趣元素濃度變化的曲線。譜線凈強(qiáng)度是扣除掉本底的峰值強(qiáng)度。可以取譜線峰值附近波長(zhǎng)的點(diǎn)的強(qiáng)度。對(duì)于每個(gè)標(biāo)樣，首先確定凈強(qiáng)度與濃度的對(duì)應(yīng)關(guān)系，然后使用數(shù)據(jù)擬合出定標(biāo)函數(shù)。

? 外標(biāo)法

在滿足基于LIBS定量分析的基本條件下，對(duì)于特定元素的特征譜線，在實(shí)驗(yàn)條件一定的情況下，激光誘導(dǎo)等離子體中譜線強(qiáng)度與樣品中元素含量成正比。

式中I為元素譜線強(qiáng)度，C為元素含量，a為常數(shù)。b是自吸收系數(shù)，一般情況下b≤1，值與等離子體特性、樣品中待測(cè)元素含量、元素性質(zhì)及譜線性質(zhì)等因素有關(guān)。

? 內(nèi)標(biāo)法

內(nèi)標(biāo)法是將一定重量的元素作為內(nèi)標(biāo)物加到一定量的待分析樣品中，利用待分析元素的發(fā)射譜線強(qiáng)度與加入的元素的譜線強(qiáng)度比進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化校正，來(lái)計(jì)算被測(cè)組分的含量，常用于發(fā)射光譜的定量分析。內(nèi)標(biāo)法通過(guò)比值的方式一定程度上還能抵消激光能量波動(dòng)和光譜采集 率波動(dòng)引起的譜線強(qiáng)度波動(dòng)，進(jìn)而提高定量分析的精確度。

? 精度、準(zhǔn)確性和探測(cè)極限

這些參數(shù)通常是衡量分析方法的性能因數(shù)。如其他指標(biāo)一樣，這些指標(biāo)代表了分析方法的性能。

精度表示測(cè)量結(jié)果對(duì)于平均值的離散性。一般用多次測(cè)量的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）來(lái)計(jì)算精度，式中，SD是測(cè)量結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差：

準(zhǔn)確性描述測(cè)量結(jié)果(x_i)與實(shí)際濃度(C)的偏差。一般用測(cè)量結(jié)果的相對(duì)誤差來(lái)表示，一般寫成百分?jǐn)?shù)。如果測(cè)量結(jié)果的平均值為：

探測(cè)極限（LD或LOD）是對(duì)一個(gè)元素所能探測(cè)到的濃度，根據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)所作的定義。雖然也有對(duì)LD的其他定義，但一般把LOD定義為：

其中，SD_Blank是測(cè)量不含有感興趣元素的樣品所得到的強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)偏差（一般稱為空白），(m)是定標(biāo)曲線的斜率（如果橫軸是濃度）。

l 譜線自動(dòng)識(shí)別方法

方法由Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ組成。

? Ⅰ：定義限制參數(shù)

1)譜線波長(zhǎng)匹配閾值D₁

D1不小于待匹配實(shí)測(cè)譜線波長(zhǎng)與前一個(gè)實(shí)測(cè)譜線 波長(zhǎng)的間隔的一半。

2)譜線波長(zhǎng)匹配閾值D₂

D2不小于待匹配實(shí)測(cè)譜線波長(zhǎng)與后一個(gè)實(shí)測(cè)譜線波長(zhǎng)的間隔的一半。D1和D2應(yīng)能不遺漏地和少冗余地覆蓋和帶匹配實(shí)測(cè)譜線臨近的理論譜線。

3)光譜強(qiáng)度下限值ILL

ILL可綜合光譜儀的強(qiáng)度測(cè)量范圍和研究者的經(jīng)驗(yàn)制定，一般不小于光譜儀空白噪聲均值的2～3倍。

4)光譜強(qiáng)度上限值IUL

IUL也是綜合光譜儀的強(qiáng)度測(cè)量范圍和研究者的經(jīng)驗(yàn)來(lái)制定的，一般不大于光譜儀強(qiáng)度測(cè)量上限。

? Ⅱ：制定識(shí)別規(guī)則

1)－D₁≤λ_{元素i，理論譜線j} － λ_{實(shí)測(cè)譜線k}≤D₂

其中λ_{元素i，理論譜線j}為元素i的第j條理論譜線的波長(zhǎng)，λ_{實(shí)測(cè)譜線k}為第k條實(shí)測(cè)譜線的波長(zhǎng)。這里的理論譜線即是已知的原子光譜數(shù)據(jù)庫(kù)的譜線。D1≥(λ_{實(shí)測(cè)譜線k} － λ_{實(shí)測(cè)譜線k－1})/2，D2≥(λ_{實(shí)測(cè)譜線k+1}－λ_{實(shí)測(cè)譜線k})/2，這里實(shí)測(cè)譜線波長(zhǎng)序列{λ_{實(shí)測(cè)譜線k}，k=1，2，…，r}是按從小到大排列 的。

該規(guī)則用于劃分實(shí)測(cè)譜線k為元素i的譜線，這時(shí)實(shí)測(cè)譜線k的波長(zhǎng)λ_{實(shí)測(cè)譜線k}就是元素i的實(shí)測(cè)譜線波長(zhǎng)，記為λ_{元素i，實(shí)測(cè)譜線k}。

需要指出的是，一方面，由于單個(gè)元素自身的理論譜 線波長(zhǎng)的間隔常常小于實(shí)測(cè)光譜波長(zhǎng)間隔，所以可能存在一條實(shí)測(cè)譜線對(duì)應(yīng)于某個(gè)元素的多條理論譜線的情形；另一方面，由于實(shí)測(cè)光譜波長(zhǎng)間隔隨波長(zhǎng)有微小浮動(dòng)，所以還可能存在同一條理論譜線對(duì)應(yīng)于多條不同實(shí)測(cè)譜線的情形；另外，由于屬于不同元素的譜線波長(zhǎng)的間隔也常常小于實(shí)測(cè)光譜波長(zhǎng)間隔，所以可能存在一條實(shí) 測(cè)譜線對(duì)應(yīng)于多個(gè)元素的情形。對(duì)于這方面，要分別使用規(guī)則2、3和4來(lái)剔除重復(fù)的譜線。

2) min{|λ_{元素i，實(shí)測(cè)譜線k}－λ_{元素i，理論譜線j}|，j=1，2，…，m}

其中λ_{元素i，實(shí)測(cè)譜線k}是元素i的第k條實(shí)測(cè)譜線波長(zhǎng)，{λ_{元素i，理論譜線j}，j=1，2，…，m}是元素i的與λ_{元素i，實(shí)測(cè)譜線k}對(duì)應(yīng)的m條理論譜線波長(zhǎng)的集合。

該規(guī)則用于在λ_{元素i，實(shí)測(cè)譜線k}對(duì)應(yīng)的所有理論譜線波長(zhǎng)中，只選擇離此實(shí)測(cè)譜線波長(zhǎng)最近的理論譜線波長(zhǎng)。

3) min{|λ_{元素i，理論譜線j}－λ_{元素i，實(shí)測(cè)譜線k}|，k=1，2，…，n}

其中λ_{元素i，理論譜線j}是元素i的第j條理論譜線波長(zhǎng)，{λ_{元素i，實(shí)測(cè)譜線k}，k=1，2，…，n}是元素i的與λ_{元素i，理論譜線j}對(duì)應(yīng)的n條實(shí)測(cè)譜線波長(zhǎng)的集合。

該規(guī)則用于在λ_{元素i，理論譜線j}對(duì)應(yīng)的所有實(shí)測(cè)譜線波長(zhǎng)中，只選擇離此理論譜線波長(zhǎng)最近的實(shí)測(cè)譜線波長(zhǎng)。

4)min{|λ元素_{i，實(shí)測(cè)譜線j}－λ_{元素i，理論譜線j}|，i=1，2，…，p}，這里p條λ_{元素i，實(shí)測(cè)譜線j}相等。

其中{λ_{元素i，理論譜線j}，i=1，2，…p}是p個(gè)元素的理論波長(zhǎng)，這些理論波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的實(shí)測(cè)譜線波長(zhǎng)λ_{元素i，實(shí)測(cè)譜線j}都相等。該規(guī)則用于在同一實(shí)測(cè)譜線屬于不同元素的情形下，選擇和此實(shí)測(cè)譜線波長(zhǎng)的理論譜線波長(zhǎng)所對(duì)應(yīng)的元素為該實(shí)測(cè)譜線所屬的元素。

5) ILL≤I_{元素i，實(shí)測(cè)譜線j}≤IUL

其中，I_{元素i，實(shí)測(cè)譜線j}是元素i的實(shí)測(cè)譜線j的強(qiáng)度。該規(guī)則用于剔除受到儀器、外部環(huán)境或光譜信號(hào)自身的影響而導(dǎo)致的譜線光譜強(qiáng)度過(guò)大或過(guò)小的譜線。

? Ⅲ：建立識(shí)別算法

1)按光譜儀波長(zhǎng)測(cè)量范圍讀取理論譜線波長(zhǎng)數(shù)據(jù)并 存儲(chǔ)。

從各個(gè)元素對(duì)應(yīng)的理論波長(zhǎng)數(shù)據(jù)文件Theo Wav Len1_ 元素名中讀取波長(zhǎng)在光譜儀測(cè)量范圍［SL，SH］內(nèi)的數(shù)據(jù)，并按從小到大順序存儲(chǔ)在各元素的理論譜線波長(zhǎng)數(shù)組 Theo Wav Len2_元素名中。這里SL和SH分別為光譜儀的波長(zhǎng)測(cè)量下限值和上限值。

2)讀取樣本的實(shí)測(cè)光譜數(shù)據(jù)并在平均后存儲(chǔ)。從樣本實(shí)測(cè)光譜數(shù)據(jù)文件Prac SpectraData中讀取波長(zhǎng)和多次測(cè)量的光譜強(qiáng)度數(shù)據(jù)，計(jì)算各波長(zhǎng)處光譜強(qiáng)度的平均值，將波長(zhǎng)和平均強(qiáng)度存儲(chǔ)在二維數(shù)組Prac Avg SpectraData中。

3)對(duì)每個(gè)元素i，按規(guī)則1劃分出屬于此元素的實(shí)測(cè) 譜線和相應(yīng)的理論譜線。

對(duì)于每個(gè)元素i，按－D1≤λ_{元素i，理論譜線j}－λ_{實(shí)測(cè)譜線k}≤D2規(guī)則，得到每個(gè)元素的實(shí)測(cè)譜線波長(zhǎng)及相應(yīng)的平均強(qiáng)度。

4)對(duì)每一元素i，按規(guī)則2，在每條實(shí)測(cè)譜線對(duì)應(yīng)的所有理論譜線波長(zhǎng)中，只保留與實(shí)測(cè)譜線的理論 譜線波長(zhǎng)并存儲(chǔ)。

對(duì)每條實(shí)測(cè)譜線，求它和與它對(duì)應(yīng)的每條理論譜線的波長(zhǎng)差，取波長(zhǎng)差最小的理論譜線作為對(duì)應(yīng)于實(shí)測(cè)譜 線波長(zhǎng)的元素波長(zhǎng)。將得到的元素實(shí)測(cè)譜線波長(zhǎng)數(shù)據(jù)、 其對(duì)應(yīng)的光譜強(qiáng)度數(shù)據(jù)和理論譜線波長(zhǎng)數(shù)據(jù)，分別存儲(chǔ) 到對(duì)應(yīng)的二維數(shù)組Mat TheoWaveLen1(i，j)、Mat Strength1 (i，j)、Mat Prac Wave Len1(i，j)。

5)對(duì)每一元素i，按規(guī)則5去除強(qiáng)度過(guò)小或過(guò)大的譜 線并存儲(chǔ)。

對(duì)于元素譜線的光譜強(qiáng)度，按照ILL≤I_{元素i，實(shí)測(cè)譜線j}≤ IUL規(guī)則，去除光譜強(qiáng)度值過(guò)低的譜線以減小背景光譜影響，增大信噪比;去除光譜強(qiáng)度值過(guò)高的譜線，以去除光譜強(qiáng)度飽和的譜線。存儲(chǔ)元素i對(duì)應(yīng)的理論譜線波 長(zhǎng)、實(shí)測(cè)譜線波長(zhǎng)和實(shí)測(cè)譜線強(qiáng)度到對(duì)應(yīng)的二維數(shù)組 Mat TheoWaveLen2(i，j)、Mat Strength2(i，j)、Mat Prac Wave Len2(i，j)。

6) 對(duì)每一元素i，按規(guī)則3，在每條理論譜線對(duì)應(yīng)的 所有實(shí)測(cè)譜線波長(zhǎng)中，只保留與理論譜線的實(shí)測(cè) 譜線波長(zhǎng)并存儲(chǔ)。

對(duì)每條理論譜線，求它和與它對(duì)應(yīng)的每條實(shí)測(cè)譜線的波長(zhǎng)差，取波長(zhǎng)差最小的實(shí)測(cè)譜線和該理論譜線對(duì)應(yīng)。將得到的元素實(shí)測(cè)譜線波長(zhǎng)、其對(duì)應(yīng)的光譜強(qiáng)度和理論譜線 波長(zhǎng)，分別存儲(chǔ)到對(duì)應(yīng)的二維數(shù)組Mat Theo Wave Len3(i，j)、Mat Strength3(i，j)、Mat Prac Wave Len3(i，j)。

7)按照規(guī)則4，在同一實(shí)測(cè)譜線屬于不同元素的情形下，選擇和此實(shí)測(cè)譜線波長(zhǎng)的理論譜線波長(zhǎng)對(duì) 應(yīng)的元素為該實(shí)測(cè)譜線所屬的元素并存儲(chǔ)。存儲(chǔ)各元素的理論譜線波長(zhǎng)、實(shí)際譜線波長(zhǎng)、實(shí)際譜線強(qiáng)度到二維數(shù)組Mat TheoWaveLen4(i，j)、Mat Prac Wave Len4(i，j)、Mat Strength4(i，j)。

本算法所述流程可用圖1來(lái)表示。

元素譜線自動(dòng)識(shí)別流程圖

l 常用等離子特征譜線波長(zhǎng)

元素特征波長(zhǎng)

 產(chǎn)品介紹

n 手持式LIBS激光誘導(dǎo)擊穿系統(tǒng)

對(duì)于手持式LIBS激光誘導(dǎo)擊穿系統(tǒng)，采用激光誘導(dǎo)擊穿光譜，專用于金屬和合金的碳分析。其檢測(cè)速度快、性能好、體積小、方便攜帶。能夠攜帶到大型儀器不方便出入的位置，應(yīng)用場(chǎng)景更加廣闊，操作人員可以執(zhí)行材料可靠性鑒別(PMI)來(lái)分析面臨流量加速腐蝕或硫化腐蝕問(wèn)題的管道材料，幾秒內(nèi)就能驗(yàn)證管道、閥門以及反應(yīng)容器的成分。其錐形前端有助于提高覆蓋范圍，能夠測(cè)量難以觸及的區(qū)域。

手持式LIBS激光誘導(dǎo)擊穿光譜系統(tǒng)附帶免費(fèi)的客戶端軟件，提供強(qiáng)大的工具來(lái)下載測(cè)試數(shù)據(jù)、編輯牌號(hào)庫(kù)、生成測(cè)試報(bào)告和編譯校準(zhǔn)文件。可測(cè)試多種元素，數(shù)據(jù)庫(kù)包括100多個(gè)合號(hào)，可通過(guò)軟件進(jìn)行高級(jí)定制可將屏幕顯示投影到PC端或手機(jī)，可遠(yuǎn)程觸發(fā)測(cè)試。

? 技術(shù)參數(shù)

n 實(shí)驗(yàn)室一體式LIBS激光誘導(dǎo)擊穿系統(tǒng)

軟件界面

實(shí)驗(yàn)室一體化LIBS激光誘導(dǎo)擊穿光譜系統(tǒng)包括激光器，光譜儀，光路采集系統(tǒng)，三維位移臺(tái)聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)，雙相機(jī)圖像聯(lián)動(dòng)采集系統(tǒng)等，可擴(kuò)展非常靈活，非常適合科研研究、LIBS光學(xué)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)、光學(xué)應(yīng)用中心等用戶，可以根據(jù)用戶需求配置多種激光和探頭，非常方便的靈活選用配置激光器和光譜儀。

智能化光譜采集控制分析軟件，元素尋峰匹配識(shí)別和在線元素濃度預(yù)測(cè)，元素濃度定量分析建模和分析軟件（峰高法，峰面積法，峰高比，峰面積比），分析速度快，幾乎不需要樣品準(zhǔn)備時(shí)間-分析固體樣品甚至是粉末(或者是輔料或粘合劑)，無(wú)需反應(yīng)試劑、更環(huán)保、更安全。

? 技術(shù)參數(shù)

n 工業(yè)在線LIBS激光誘導(dǎo)擊穿系統(tǒng)

遠(yuǎn)程LIBS

工業(yè)在線LIBS激光誘導(dǎo)擊穿光譜系統(tǒng)可根據(jù)用戶需求和具體使用場(chǎng)景定制。例如：采用多個(gè)通道高分辨率光譜儀進(jìn)行同步采集；采用一體化集成機(jī)箱，防塵防震防腐蝕，橫跨傳送帶吊裝設(shè)計(jì)、實(shí)時(shí)顯示設(shè)備狀態(tài)和測(cè)量結(jié)果；適應(yīng)不同天氣環(huán)境溫度變化。

測(cè)量示意圖 

激光器經(jīng)由系統(tǒng)軟件控制發(fā)射激光，LIBS探頭借助于智能焦距跟隨模塊，聚焦到樣品的表面并產(chǎn)生LIBS信號(hào)。光譜儀經(jīng)由特殊設(shè)計(jì)的時(shí)序控制電路和軟件實(shí)現(xiàn)同步觸發(fā)采集，獲得LIBS光譜信息并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)針對(duì)元素含量的定量測(cè)量。

以下是關(guān)于工業(yè)在線LIBS設(shè)備組成相關(guān)的介紹。

l 多通道高分辨率光譜儀

LiSpec-HR-MCS多通道高分辨率光譜儀是一款專門用于LIBS激光誘導(dǎo)的光譜儀，采用的電路板高速門控技術(shù)，觸發(fā)延遲可達(dá)20ns，還有光學(xué)平臺(tái)消光設(shè)計(jì)，溫度穩(wěn)定性高，采用了4096像素線陣CMOS，分辨率高，在200-1000nm光譜分辨率可優(yōu)于0.1nm，光譜儀可根據(jù)用戶需求選擇不同的光譜范圍，配置靈活，有1-10通道可選，非常適合LIBS高分辨率應(yīng)用，同時(shí)可應(yīng)用于激光和LED等光源波長(zhǎng)的表征，等離子氣體放電、LIBS激光誘導(dǎo)、原子發(fā)射元素光譜測(cè)量等方面。

? 技術(shù)參數(shù)

? 尺寸圖（單位：mm）

LiSpec-HR-MCS 多通道高分辨率光譜儀

LiSpec-HR200 單通道高分辨率光譜儀

l 二極管泵浦：-YGA納秒激光器

iLd-YAG-1064采用分體式/緊湊型便攜式設(shè)計(jì)，全風(fēng)冷散熱設(shè)計(jì)，無(wú)需冷水箱循環(huán)制冷，體積小、質(zhì)量輕且功耗小，非常適合LIBS激光誘導(dǎo)擊穿光譜、激光雷達(dá)、遙感探測(cè)、激光燒蝕、質(zhì)譜分析等領(lǐng)域。

? 技術(shù)參數(shù)

? 尺寸圖（單位：mm）

激光器

激光器光源

l 八通道脈沖觸發(fā)延遲發(fā)生器

LS-TIMER-TRI8脈沖觸發(fā)延遲發(fā)生器是萊森光學(xué)專門針對(duì) LIBS 應(yīng)用開(kāi)發(fā)而成，八通道脈沖觸發(fā)延遲控制器能夠用于精確控制多路系統(tǒng)之間的延時(shí)，滿足不同設(shè)備之間的同步控制需求，可根據(jù)用戶需求任意設(shè)置兩通道間延時(shí)（正延時(shí)或負(fù)延時(shí)），延時(shí)可調(diào)范圍寬，精度高。

? 技術(shù)參數(shù)

? 尺寸圖（單位：mm）

LIBS典型應(yīng)用領(lǐng)域

l 元素測(cè)試

LIBS可以對(duì)基體材料中的微量元素進(jìn)行定量分析，比如分析鋼材中的鉻、鋁合金中的鎂、玻璃中的鐵、硫酸銅中的銅等。

元素測(cè)試范圍表

l 礦石品質(zhì)在線分析

LIBS能夠?qū)崿F(xiàn)簡(jiǎn)單、快速的多元素同時(shí)檢測(cè)技術(shù)。不需要樣品制備，幾乎無(wú)損、快速、安全的多元素分析，特別適用于碳、鋰、硅等輕質(zhì)元素的檢測(cè)。

l 冶金行業(yè)在線成分分析

在冶金行業(yè)中，LIBS能夠提供實(shí)時(shí)反饋成分信息的功能，可實(shí)時(shí)原位在線檢測(cè)、可多元素同時(shí)快速檢測(cè)、適應(yīng)不同的檢測(cè)環(huán)境能力強(qiáng)以及可遠(yuǎn)程非接觸檢測(cè)。

l 珠寶/寶石檢測(cè)

在寶石中，某種元素成分及含量對(duì)寶石的寶石學(xué)特征、翡翠的種屬和商業(yè)價(jià)值起著重要性作用。如翡翠中的Fe元素，對(duì)翡翠的顏色影響非常大，激光誘導(dǎo)擊穿光譜能夠提供大量的信息有助于對(duì)寶石的質(zhì)量評(píng)估與分類。

l 煤炭分析

在煤質(zhì)研究中，libs可以用于分析煤中的有機(jī)元素（如碳、氫、氧、氮等）和無(wú)機(jī)元素（如鈉、鐵、鋁、鈣等）的含量和分布情況。此外，libs還可以用于研究煤的結(jié)構(gòu)特征，如官能團(tuán)、芳香族結(jié)構(gòu)和烷基結(jié)構(gòu)等。

土壤重金屬污染不但使土壤肥力下降，對(duì)人體健康也造成一定威脅。LIBS是一種快捷、準(zhǔn)確的土壤重金屬元素檢測(cè)方法，能準(zhǔn)確檢測(cè)出相應(yīng)元素含量，從而為研發(fā)土壤重金屬污染的診斷、修復(fù)和防治技術(shù)提供科學(xué)依據(jù)。

l 水泥品質(zhì)分析

在線測(cè)量水泥生料中Ca、Si、Al、Fe、Mg含量以及率值，用以實(shí)時(shí)指導(dǎo)水泥原料配比，提高水泥料入窯合格率及成品品質(zhì)，降低生產(chǎn)能耗和污染物排放。使用LIBS能夠快速有效的實(shí)現(xiàn)水泥在線檢測(cè)。

l 玻璃中硼元素分析

很多輕元素（原子序數(shù)較低的元素）很難通過(guò)其它的技術(shù)進(jìn)行測(cè)量，但可以很容易通過(guò)激光誘導(dǎo)擊穿光譜（LIBS）技術(shù)進(jìn)行測(cè)量，硼（B）元素就是其中之一。

l 鋁材檢測(cè)

手持式LIBS激光誘導(dǎo)擊穿系統(tǒng)是現(xiàn)場(chǎng)鋁合金元素含量檢測(cè)的工具，確保生產(chǎn)各個(gè)環(huán)節(jié)中原材料準(zhǔn)確的使用杜絕用料錯(cuò)誤。

l 分層樣本解析

l 藥物成分均勻性分布

原料藥(API)與輔料藥的混合均勻性對(duì)于產(chǎn)品質(zhì)量來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。一個(gè)批次或一片藥劑的成分均質(zhì)性需要經(jīng)常用最小樣品損失的方法進(jìn)行快速地確定。采用LIBS能夠在損失小的前提下監(jiān)控藥品成分的均勻性。

l 氣溶膠檢測(cè)

LIBS技術(shù)作為一種新型光學(xué)分析手段，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于分析樣品的原位在線探測(cè)。使用LIBS技術(shù)對(duì)大氣中農(nóng)藥成分進(jìn)行分析，不僅可以對(duì)農(nóng)藥殘留監(jiān)測(cè)還能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)農(nóng)藥使用情況的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

實(shí)際典型應(yīng)用案例

實(shí)際案例場(chǎng)景

萊森光學(xué)（深圳）有限公司為科研及工業(yè)用戶提供具有革命性技術(shù)的光譜傳感和光電應(yīng)用系統(tǒng)的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售。我們主要專注為用于提供專業(yè)的光譜解決方案，如LIBS激光誘導(dǎo)擊穿光譜系統(tǒng)，可以為用戶提供手持式LIBS、一體化LIBS、在線LIBS系統(tǒng)，同時(shí)我司還具備極其豐富的定制經(jīng)驗(yàn)：光機(jī)設(shè)計(jì)、機(jī)電設(shè)計(jì)、軟件開(kāi)發(fā)、定制系統(tǒng)，以滿足不同用戶的多樣化需求。

以下為您展示我司于LIBS的相關(guān)項(xiàng)目成功案例。

l 中國(guó)發(fā)電設(shè)備制造商——煤質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

通過(guò)對(duì)煤質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行模塊更新?lián)Q代及調(diào)試，使得煤質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的激光能量可實(shí)時(shí)反饋、壓片/顆粒流光光路可切換等。

l 中國(guó)某冶金工程技術(shù)公司——燒結(jié)礦生產(chǎn)智能感知系統(tǒng)

應(yīng)用于高爐煉鐵前的燒結(jié)礦環(huán)節(jié)，在線實(shí)時(shí)檢測(cè)燒結(jié)礦的相關(guān)成分，獲取燒結(jié)礦的重要參數(shù)（品位和堿度），適時(shí)調(diào)整配比以控制產(chǎn)量。

l 河北省某大型熱電聯(lián)產(chǎn)公司——入爐煤在線分析儀

采用LIBS技術(shù)在線測(cè)試方式可直接將設(shè)備安裝到燃煤入爐之前的傳送帶上方，對(duì)燃煤發(fā)熱量、水分含量、揮發(fā)分含量、灰分含量、固定碳含量等關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行測(cè)量，并將測(cè)量結(jié)果實(shí)時(shí)上傳至控制中心，為入爐煤摻配燒、鍋爐參數(shù)優(yōu)化調(diào)整、燃料智能化提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)支持。

l 某珠寶研究所——?jiǎng)傆裰蠦e元素測(cè)量

負(fù)責(zé)用于剛玉中Be元素測(cè)量的LIBS-Be光譜采集系統(tǒng)研發(fā)。該光譜采集系統(tǒng)可達(dá)項(xiàng)目規(guī)定指標(biāo)，且研發(fā)方案可適用于量化生產(chǎn)用于測(cè)試剛玉中Be元素含量。

l 某大型核工業(yè)企業(yè)——核材料激光甄別儀

便攜式LIBS可兼顧實(shí)驗(yàn)室環(huán)境和外場(chǎng)測(cè)試對(duì)核安保裝備的需求，能夠從測(cè)試材料中快速識(shí)別出燃料鈾、礦石鈾等含鈾材料，可將檢測(cè)時(shí)間從數(shù)小時(shí)縮短至十秒以內(nèi)。在不明物質(zhì)識(shí)別、核安保取證、輻射安保、物礦探測(cè)等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用前景。