【线上讲座212期】元素分析领域最耀眼的一颗新星：LIBS（8月1日至8月11日）

元素分析领域最耀眼的一颗新星：LIBS

注明一下，标题是引用美国一个光谱化学分析大牛的部分原话

第一部分：什么是LIBS?

LIBS的全称：Laser-Induced Breakdown Spectroscopy，又被称为LIPS(Laser-Induced Plasma Spectroscopy)或LSS(laser Spark Spectroscopy)，感觉LIPS更为科学一些，不过LIBS这个名称是其两个奠基人最先命名的，所以大家也就沿用至今，这也是目前搞LIBS公认的专业术语，呵呵，不过对搞SPARK-OES人而言，感觉LSS更形象一些。
FAAS及GFAAS是以空心阴极灯做为光源的。
ICP-OES是以电感耦合产生的等离子体为光源（用AR做为等离子体气）。
SPARK-OES是以氩气产生的等离子体做为光源的(电极与样品之间高压放电)。
GD-OES也同样是以氩气产生的等离子体做为光源的，与SPARK-OES的差别主要体现在放电室结构不同，此外GD-OES属于低气压放电，而SPARK-OES，则属于常压放电。
MIP-OES是以微波产生的等离子体做为光源的，AFS则是.......
LIFS是LASER与物质相互作产生的分子荧光做为光源的，
LIBS是以LASER与物质相互作用产生的等离子体做为光源的，
这样一比较，或许大家对LIBS应有一个直觉上的认识了，
大家可以看出，从某种意义上来说，光谱仪的发展实质就是光源的发展，光源的性能直接决定其分析性能，有不对的地方大家多多指点,先谢谢了。
大家也可继续补充。。。

LIBS目前国内的专业术语叫：激光诱导击穿光谱，是根据英文直译过来的，感觉这个术语比较形象。

LIBS分析原理：利用激光功率密度非常高的特点，与物质直接(气体、固体、液体)相互作用，从而产生高温等离子体，待测元素在高温等离子体中激发或电离，根据特征谱线进行定性分析，根据特征谱线的强度进行定量分析，其分析方法与GD-OES,SPARK-OES,ICP-OES,MIP-OES完全相同，不同的是LIBS采用LASER做为光源，待测物质与光源是非接触的。

目前LIBS通常是1064nm的LASER(Q switch)一统天下，也有很少使用532nm，266nm，LASER的脉冲频率为10HZ或几十HZ吧

与传统经典发射光谱仪相比其最大的不同点在于：LIBS属于脉冲等离体光源，即等离子体存在一定的寿命，而SPARK-OES,ICP-OES,GD-OES则属于连续等离子体光源，正是由于光源特性的不同，导致其硬件部分与传统光谱仪有所不同（主要是数据采集系统），LIBS需通过脉冲延时发生器，控制等离子体信号的采集.



这个图片或许更直观形象，注：图片摘自国外的一本LIBS专著



LASER与气体，液体及固体相互作用产生的等离子体形貌见上图

第二部：LIBS的应用

这是本人做的一张PPT,让大家见笑，总结的很不全面，望大家多补充





在冶金行业中的应用：







上图化圈的表示LIBS在冶金行业中的应用情况。在冶金行业中LIBS主要应用主要体现在以下方面：
1.冶金材料成分分析
2.炉气分析
3 微区分析（偏析、夹杂、镀层厚度分析）
4.炉渣分析
5牌号的快速鉴定
6液态金属的在线实时含量分析
可以说LIBS在冶金行业是无孔不入，有空了我会详细地比较一下SPARK-OES与LIBS分析性能的比较，若容许的话，我会给出LIBS与SPARK-OES精密度、准确度、检出限等方面的具体数据（包括国外与我们自已做的数据），让大家对LIBS有一个大致了解

注：相对于其它行业而言，目前LIBS在冶金行业的应用是非常成熟的，在国外看来，这不是新东西。



炉气分析装置：





液态金属在线分析：





镀层分析：





液态金属在线分析:

液态Cu金属在线检测



LIBS微区分析通常使用的脉冲频率及能量下图：



钢铁偏析分析：



LIBS微区元素分布分析（即夹杂分析）

LIBS与ICP-AES、ICP-MS相比有哪些优缺点？

chauchylan 专家您好！
请问通常脉冲LASER光源的寿命是多长时间？更换一个激光器的成本大约多少？

chauchylan 专家您好！
请问对于样品量和杂的用户，比如说第三方检测机构，是否要配置多个不同频率或功率的激光源，还是激光源的频率和功率是可以改变的。

抱歉chauchylan 老师，我对该技术和仪器很感兴趣，所以问题比较多。
该仪器对于样品的测试含量范围通常是多少？对于固体样品定量，比如金属要如何前处理？可以进行粉末样品的定量吗？

目前商品化比较成熟的LIBS仪器有哪些家？

没问题，感谢悠旸多提问！欢迎多多关注本帖

LIBS与ICP-OES,ICP-MS相比，其主要优点在于：
制样简单或无需制样，分析速度快，仪器成本很低，非常适合固体样品直接分析，样品是否导电均可分析，可远距离对样品进行分析，分析时样品消耗量很小，若有一套标样的话，有生之年也用不完，呵呵，对于冶金行业而言是一个好消息，标准样品的费用可以节省下来
可进行微区分析（元素分布分析，镀层分析）
缺点：
正因为分析时样品消耗量很小，故样品的不均匀性很容易体出来，数据精密度比ICP-OES,ICP-MS，SPARK-OES,GD-OES稍差，LIBS的最大优势在于直接固体分析，直接分析液体，灵敏度没ICP-OES,ICP-MS高，有空了我将目前LIBS液体分析数据与ICP-OES分析对比的数据发上来，大家可以了解一下，LIBS分析液体目前是什么进展