激光誘導擊穿光譜 (LIBS) 儀器是如何工作的?
激光器
多種類型的激光器都可以被用到LIBS 系統(tǒng)中。Nd:YAG 激光器在其基本波長 1064 nm 或諧波波長之一(通常為 266 nm 或 213 nm)是常用的激光器。脈沖寬度通常為 6 ~15 ns,重復率從單次發(fā)射到 >20 Hz。單脈沖 LIBS 使用單個激光脈沖來燒蝕和激發(fā)原子。雙脈沖 LIBS 采用與第一個脈沖垂直或共線的第二個激光脈沖從樣品中激發(fā)更高比例的原子,從而增加峰值強度而不會對樣品產生額外影響。
收集光
在大多數實驗室和便攜式 LIBS 系統(tǒng)中,來自等離子體的光子通過等離子體附近的透鏡收集,并通過光纖傳輸到光譜儀。另一種方法稱為遠距離LIBS(stand-off LIBS),它被用于 NASA 火星科學實驗室好奇號的 ChemCam 儀器包中。在遠距離 LIBS 中,分析的樣品距離儀器本身幾米,被光子被望遠鏡捕獲并通過光纖傳輸到光譜儀。
衍射產生光譜
LIBS 系統(tǒng)中使用了幾種類型的光譜儀,最常見的是階梯光譜儀。光譜儀輸出記錄在 CCD(電荷耦合器件)上,很像數碼相機。在許多情況下,光子收集在激光脈沖后幾微秒開始,以最大限度地減少非量子過程發(fā)射的光的收集,例如電子和原子之間的動力學相互作用。激光燒蝕和光子收集之間的時間稱為 Q 開關延遲。