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LIBS技術的廣(guang)泛應用
LIBS技術的廣(guang)泛應用
LIBS工(gong)作原理(li)
激(ji)光誘(you)導擊穿光譜（LIBS）是(shi)壹種(zhong)原子(zi)發(fa)射(she)光譜(pu)，它使用脈(mai)沖激(ji)光器(qi)作為激(ji)發(fa)源(yuan)，激(ji)光脈(mai)沖聚焦(jiao)到被測物(wu)體的表面(mian)產(chan)生等(deng)離子體，發(fa)射(she)出(chu)具有(you)特(te)定(ding)波長的(de)光輻射(she)。用高(gao)靈敏(min)度的(de)光譜(pu)儀對這些(xie)光(guang)輻(fu)射(she)進(jin)行(xing)探(tan)測和光(guang)譜(pu)分析，就(jiu)可(ke)以得(de)到被測材料(liao)的元(yuan)素組成(cheng)及(ji)含量。
LIBS工(gong)作原理(li)示(shi)意(yi)圖
特(te)點(dian)：
l 微(wei)損(sun)檢測
l 測量速(su)度快，可(ke)遠(yuan)程(cheng)分析
l 無需(xu)樣品預(yu)處(chu)理(li)
l 定(ding)量(liang)分析微(wei)量(liang)元(yuan)素
金(jin)屬元(yuan)素分析
近年(nian)來，中(zhong)國有色金(jin)屬產(chan)業的(de)發(fa)展(zhan)突飛猛進(jin)，已成(cheng)為世界有(you)色金(jin)屬的(de)生產和消(xiao)費大(da)國，在世界再(zai)生金(jin)屬產(chan)業的(de)發(fa)展(zhan)中(zhong)有著舉足輕重(zhong)的地(di)位(wei)。 由(you)於(yu)市場需(xu)求強勁(jin)，有(you)色金(jin)屬價格(ge)飆(biao)升(sheng)，市(shi)場(chang)亟(ji)須(xu)可(ke)以在(zai)現場(chang)對金(jin)屬和合金(jin)進(jin)行(xing)快速(su)識別(bie)和定(ding)量(liang)分析的(de)儀(yi)器，LIBS技術由(you)於(yu)其快速(su)和可(ke)定性(xing)定(ding)量(liang)分析，被(bei)廣(guang)泛用於(yu)工(gong)業(ye)生產、回(hui)收(shou)及合金(jin)交易(yi)領(ling)域(yu)。Avantes公司(si)新型(xing)Mini光(guang)譜(pu)儀體積僅紙(zhi)牌(pai)大(da)小(xiao)，可(ke)以輕(qing)松集(ji)成(cheng)為輕(qing)便的手(shou)持(chi)式LIBS光譜(pu)儀(yi)，將精密(mi)的儀器分析能力(li)帶到生產的(de)第(di)壹線(xian)，快速(su)完成(cheng)對(dui)鐵(tie)基、鋁基、銅基等(deng)金(jin)屬合金(jin)材料(liao)的牌(pai)號鑒(jian)別(bie)及合金(jin)元(yuan)素成(cheng)分的定(ding)量(liang)測量，幫(bang)助(zhu)用(yong)戶輕(qing)松完成(cheng)樣(yang)件(jian)的(de)識別(bie)和分類，為客(ke)戶帶來巨大的(de)經濟效益。
手(shou)持(chi)式LIBS系統(tong)原理(li)圖(tu) 普(pu)鋁試(shi)樣在(zai)不同1Q延(yan)時(shi)下(xia)的LIBS測試(shi)光譜(pu)圖
圖(tu)片來源(yuan)：路輝(hui), 胡(hu)曉軍(jun), 曹斌(bin), et al. 普(pu)鋁中(zhong)Fe, Si元(yuan)素的激(ji)光誘(you)導擊穿光譜測試(shi)條(tiao)件及定量分析研(yan)究(jiu)[J]. 光(guang)譜(pu)學(xue)與光(guang)譜(pu)分析, 2019, 39(4):7.
煤(mei)炭(tan)在線檢測
LIBS在(zai)線(xian)煤(mei)質(zhi)監(jian)測系統(tong)，使用(yong)先進(jin)的(de)激(ji)光誘(you)導穿透(tou)光譜(pu)分析方法(fa)，能夠(gou)在(zai)短時(shi)間內(nei)檢測出(chu)煤(mei)炭(tan)的特(te)性(xing)參(can)數(shu)，並(bing)將結(jie)果直接反饋(kui)到運行控(kong)制(zhi)中(zhong)心，為控(kong)制(zhi)系統(tong)實時(shi)提(ti)供相關參數(shu)。對(dui)提高(gao)能源(yuan)利用效(xiao)率(lv)，確(que)保火(huo)力發(fa)電(dian)廠(chang)生產的(de)經(jing)濟性(xing)、安(an)全(quan)性(xing)具(ju)有(you)十分重(zhong)要的意(yi)義。除(chu)了(le)測量速(su)度快、多(duo)元(yuan)素同時(shi)分析等(deng)優(you)勢(shi)，激(ji)光誘(you)導擊穿光譜（LIBS）還具(ju)有(you)安(an)全(quan)*輻射(she)、成(cheng)本低等(deng)優(you)點，是(shi)目前(qian)先進(jin)的(de)煤(mei)質(zhi)在線監(jian)測技術。
系統(tong)搭建(jian)圖 典(dian)型(xing)煤(mei)樣(yang)平均光(guang)譜
圖(tu)片來源(yuan)： Lu P , Zhuo Z , Zhang W , et al. Determination of calorific value in coal by LIBS coupled with acoustic normalization[J]. Applied Physics B, 2021.
巖(yan)石分析
巖(yan)石的巖(yan)性(xing)識(shi)別(bie)和元(yuan)素含量分析對(dui)於(yu)能源(yuan)開采(cai)、地(di)球成(cheng)因及(ji)演化(hua)發(fa)展(zhan)和地(di)質研(yan)究(jiu)至(zhi)關重(zhong)要。傳統(tong)手段(duan)需(xu)要依(yi)靠工(gong)作人員的(de)肉眼(yan)分析來(lai)判(pan)斷巖石顏色、顆粒大小、硬度(du)等(deng)進(jin)壹步確(que)認巖(yan)石巖性(xing)，但(dan)是(shi)無法(fa)明(ming)確(que)具體含量而(er)且具(ju)有主觀性(xing)。實驗(yan)室(shi)內(nei)多數(shu)采(cai)用X射(she)線熒(ying)光(guang)光(guang)譜法(fa)（XRF）、質(zhi)譜(pu)法(fa)、化(hua)學(xue)分析法(fa)等(deng)，但(dan)是(shi)這些(xie)方法(fa)無法(fa)實現(xian)在線分析，並(bing)且實驗(yan)室(shi)樣品多(duo)數(shu)需(xu)要制備(bei)樣(yang)品，而(er)且分析時(shi)間長(chang)，因此(ci)不適(shi)合長期(qi)野(ye)外(wai)分析。通過(guo)LIBS技術手段(duan)可(ke)以實現(xian)在線實時(shi)快速(su)測量而(er)且可(ke)以多(duo)元(yuan)素同時(shi)定(ding)性(xing)、定(ding)量(liang)測量。下面(mian)的(de)元(yuan)素圖譜展(zhan)示了巖石的元(yuan)素分布狀(zhuang)況，利用巖(yan)石的不(bu)均勻性(xing)特(te)征(zheng)可(ke)以對(dui)巖石進(jin)行(xing)分類。
利用光(guang)譜(pu)均值(zhi)分類結(jie)果
（ａ） — 測試(shi)集(ji)為片(pian)麻(ma)巖１和鉀(jia)長花(hua)崗巖石的分類結(jie)果 ； （ｂ） — 測試(shi)集(ji)為片(pian)麻(ma)巖２和斜長(chang)花(hua)崗巖的(de)分類結(jie)果 ；（ｃ）壹測試(shi)集(ji)為片(pian)麻(ma)巖１和斜長(chang)花(hua)崗巖的(de)分類結(jie)果
圖(tu)片來源(yuan)：張蕊(rui), 孫蘭(lan)香, 陳(chen)彤, 王(wang)國(guo)棟, 張鵬(peng), & 汪(wang)為. (2020). 基於激(ji)光誘(you)導擊穿光譜技術的巖(yan)石表面(mian)指(zhi)紋(wen)圖譜分析及(ji)分類方法(fa). 地(di)質學(xue)報, 94(3), 8.
工(gong)業(ye)分揀
由(you)於(yu)LIBS技術可(ke)以遠(yuan)距(ju)離探(tan)測（15cm或(huo)更遠(yuan)），而(er)且測量速(su)度快（每(mei)秒幾千(qian)幅(fu)光(guang)譜），所以LIBS 技術也可(ke)以用(yong)於工(gong)業(ye)在(zai)線(xian)分揀。比(bi)如：使(shi)用 LIBS 系統(tong)的快速(su)材料(liao)識別(bie)能力(li)可(ke)以更(geng)容易地(di)分離塑(su)料(liao)和金(jin)屬；在(zai)鋁回(hui)收(shou)過程(cheng)中(zhong)，LIBS 可(ke)以更(geng)快更(geng)準確(que)地(di)對廢(fei)金(jin)屬進(jin)行(xing)分類；可(ke)以在(zai)采礦業(ye)中(zhong)用於選(xuan)礦；在(zai)回(hui)收(shou)領(ling)域(yu)中(zhong)用於電(dian)子(zi)產品廢(fei)料(liao)分選(xuan)；等(deng)等(deng)。
土壤(rang)分析
近年(nian)來環境(jing)問(wen)題逐步成(cheng)為了(le)人們(men)關註的(de)焦點，其中(zhong)土壤(rang)重(zhong)金(jin)屬（Cr，Cd, As, Se, Hg, Ni, Pb）汙(wu)染壹直影響著人們(men)的(de)健(jian)康(kang)生活，研(yan)究(jiu)人員也壹直意(yi)識到土壤(rang)汙(wu)染的(de)重(zhong)要性(xing)。但(dan)傳統(tong)重(zhong)金(jin)屬檢測方法(fa)(如(ru)原子(zi)吸(xi)收(shou)光譜法(fa)、X射(she)線熒(ying)光(guang)分析法(fa)等(deng))樣(yang)品預(yu)處(chu)理(li)程(cheng)序復(fu)雜(za),分析成(cheng)本較高(gao),而(er)且不(bu)能滿(man)足現場(chang)快速(su)分析的(de)要求。而(er)LIBS技術只(zhi)需(xu)進(jin)行(xing)簡(jian)單的(de)樣(yang)品制(zhi)備(bei)或(huo)無需(xu)制備(bei)，而(er)且僅需(xu)測量樣品表(biao)面(mian)壹個很(hen)小的(de)取(qu)樣(yang)點即(ji)可(ke)得到多種元(yuan)素的成(cheng)分分析結(jie)果，所以LIBS技術不僅可(ke)以減(jian)少(shao)分析時(shi)間和成(cheng)本，而(er)且它能夠(gou)進(jin)行(xing)小(xiao)規(gui)模的本地(di)化(hua)調查。
土壤(rang)在424nm-430nm波段的(de)LIBS光譜圖
圖片來(lai)源(yuan)：何秀(xiu)文,陳(chen)添(tian)兵(bing),姚明印,周華茂,胡(hu)慧琴,王(wang)彩(cai)虹(hong),劉木華(hua). 激(ji)光誘(you)導擊穿光譜技術/多元(yuan)二(er)次非線(xian)性(xing)回(hui)歸(gui)分析土壤(rang)中(zhong)的鉻(ge)元(yuan)素[J]. 分析化(hua)學(xue), 2016, 44(1):6.
食(shi)品及(ji)糧(liang)食(shi)安(an)全(quan)
隨著人們(men)生活質量不斷提高(gao)，食品攝入越(yue)來越(yue)多(duo)樣(yang)化(hua)，無論(lun)是常量(liang)元(yuan)素，還是(shi)微(wei)量(liang)元(yuan)素亦(yi)或(huo)是重(zhong)金(jin)屬元(yuan)素過多的(de)攝入都(dou)會(hui)影響人類(lei)的身(shen)體健康(kang)，更(geng)有壹些(xie)不(bu)良(liang)商(shang)家為了(le)提(ti)升(sheng)口感在食(shi)品生產加(jia)工(gong)過(guo)程(cheng)中(zhong)使用壹些(xie)禁(jin)用的添(tian)加(jia)劑(ji)或(huo)超量使用添(tian)加(jia)劑(ji),使食品存(cun)在安(an)全(quan)隱患(huan)，最(zui)終導(dao)致(zhi)人們(men)身(shen)體健康(kang)受(shou)到威脅。因此(ci)對於食品的(de)元(yuan)素含量快速(su)檢測變得十分重(zhong)要。
糧(liang)食(shi)安(an)全(quan)也是我(wo)們(men)需(xu)要重(zhong)視的(de)領(ling)域(yu)，對(dui)糧(liang)食(shi)作物(wu)及種(zhong)子中(zhong)重(zhong)金(jin)屬的(de)檢測也是勢(shi)在(zai)必行。LIBS技術具有(you)無需(xu)或(huo)少(shao)量(liang)樣(yang)品預(yu)處(chu)理(li)、無環境(jing)汙(wu)染、 檢測速(su)度快、可(ke)以進(jin)行(xing)多(duo)元(yuan)素同時(shi)檢測的優(you)勢(shi)，在(zai)食(shi)品分析領(ling)域(yu)如(ru)奶(nai)粉(fen)、水果、食用油(you)、肉(rou)類(lei)、水產等(deng)方面(mian)和糧(liang)食(shi)作物(wu)及種(zhong)子檢測方面(mian)均有(you)應用。
84個豬肉(rou)樣(yang)品LIBS原始(shi)平均光(guang)譜圖(tu)
圖片來源(yuan)：陳添(tian)兵(bing), 劉木華(hua), 黃(huang)林(lin),等(deng). 不(bu)同光譜(pu)預(yu)處(chu)理(li)對(dui)激(ji)光誘(you)導擊穿光譜檢測豬肉(rou)中(zhong)鉛含量的影響[J]. 分析化(hua)學(xue), 2016, 44(007):1029-1034.
產品型(xing)號(hao)推薦：
l AvaSpec-Mini MKⅡ系列(lie)
l AvaSpec-ULS2048/4096CL-EVO
l AvaSpec系列(lie)多通道(dao)光(guang)譜(pu)儀(yi)
