طیف‌سنجی شکست ناشی از لیزر (LIBS) یک تکنیک تحلیلی عنصری است که به خانواده تکنیک‌های طیف‌سنجی گسیل اتمی تعلق دارد. کارشناسان آزمایشگاه با استفاده از این تکنیک می‌توانند تجزیه و تحلیل کمی و کیفی از ترکیب شیمیایی اولیه یک نمونه را در همان محل و زمان بدست آورند.
انواع مختلفی از آنالایزر LIBS موجود است مانند آنالایزر دستی LIBS که برای جداسازی سریع آلیاژها در ضایعات و همچنین برای تشخیص آلیاژ و آنالیز در کاربردهای مختلف در صنایع فلزی استفاده می‌شود.
خواندن را تا انتها ادامه دهید تا نکات ضروری در مورد تحلیلگرهای LIBS را بیاموزید.
تاریخچه مختصر تکنیک LIBS
اگر استفاده اولیه از تکنیک LIBS را دنبال کنیم، می‌توانیم بگوییم که این فناوری تحلیلی از زمان اختراع لیزر در سال 1960 به چشم می خورد. پس از چندین سال و شروع روند اختراعات مرتبط با لیزر، فناوری LIBS در همان دهه در روسیه و ایالات متحده آمریکا کشف شد.
با این حال، این تکنیک برای سال‌ها کنار گذاشته شد تا اینکه در دهه 1980، برای تجزیه و تحلیل کلر موجود در هوا بازسازی و نوسازی شد و علاقه‌ای دوباره به عملیات‌های دیگر برانگیخت.
تجزیه و تحلیل LIBS چگونه کار می کند؟
در تجزیه و تحلیل LIBS، یک لیزر پالسی متمرکز به نمونه می رسد و مقدار بسیار کمی از مواد را از سطح حذف می کند. نمونه توسط هزاران پالس در طول یک ثانیه تحت تاثیر قرار می‌گیرد. این ماده گرم می‌شود و دمای آن به بیش از 1000 درجه سانتیگراد می‌رسد. این دمای شدید باعث شکستن اتمها و تشکیل پلاسما می شود. با وجود دماهای بسیار بالا در محل تابش، نقاط دیگر نمونه در طول آنالیز داغ نمی شود و بنابراین، می توان آن را هنگام اندازه‌گیری با خیال راحت در دست نگه داشت.
دقیقاً در داخل اتم ها چه اتفاقی می افتد؟
هنگامی که لیزر پالسی قدرتمند به نمونه برخورد می کند، الکترونهای موجود در لایه بیرونی اتمها کنده می‌شوند. از آنجایی که جاذبه هسته با بزرگتر شدن اتم و اثر پوششی لایه‌های الکترونی داخلی، تاثیر کمتری بر روی الکترونهای لایه خارجی می‌گذارد.
این بدان معناست که الکترون‌هایی که در پوسته بیرونی قرار دارند به انرژی کمتری برای خروج از محدوده جاذبه هسته نیاز دارند. گسیل الکترون ها باعث ایجاد فضای خالی می شود که منجر به ناپایداری اتم می شود. هنگامی که پالس لیزر متوقف می‌شود، پلاسمای ایجاد شده خنک می‌شود و جای خالی ایجاد شده توسط الکترون های آزادی که از لایه خارجی آزاد شده‌اند دوباره پر می‌شوند.
انرژی اضافی که هنگام حرکت الکترونها بین دو سطح انرژی یا پوسته آزاد می شود به شکل طیف نوری ساطع می‌شود. برای یک نمونه فلزی معمولی حاوی منیزیم، آهن، وانادیم و غیره، هر عنصر چندین طول موج ساطع می‌کند که در نتیجه طیفی تا هزاران قله ایجاد می‌شود.
طیف ثبت شده مانند اثر انگشت عناصر است که به راحتی با تحلیل آن می‌توان وجود یا عدم وجود عناصر در نمونه را شناسایی کرد.
