Лазерно-искровая эмиссионная спектрометрия
Материал из m-protect.ru
Лазерно-искровая эмиссионная спектрометрия (ЛИЭС) — один из методов атомно-эмиссионного спектрального анализа, в котором используют спектры плазмы лазерного пробоя (лазерной искры) для анализа твёрдых образцов, жидкостей, газовых сред, взвешенной пыли и аэрозолей. В англоязычной литературе данный метод именуют (LIBS или LIPS)]. Лазерный пробой формируют при фокусировке импульсного лазерного излучения на поверхности образца (или в объёме газа, напр., в воздухе). Процесс создания лазерной плазмы на поверхности образца называют лазерной абляцией.
В настоящее время ЛИЭС бурно развивается в связи с возможностью создания универсальных эмиссионных анализаторов, способных анализировать любые типы образцов, включая микроскопические, на все элементы сразу с отличным пространственным разрешением по поверхности и глубине, причем бесконтактно не касаясь самих образцов (удалённых образцов), без какой-либо пробоподготовки, работающих в реальном времени в компактном переносном варианте.
В лазерной искре формируется весьма горячая плазма (до 40 тыс. кельвин при концентрации электронов до ~1018 см-3). При этом плазма факела, экстрагируемого из совершенно разных образцов, часто обладает схожими характеристиками.
Использование фемтосекундных лазерных импульсов (короче 1000 фс) предельно упрощает процесс мгновенного испарения и ионизации вещества без влияния теплопередачи по объёму образца и экранирования лазерного излучения плазмой факела, формирование которой происходит уже после окончания лазерного импульса. Эти факторы резко улучшают воспроизводимость анализа.
Применение ультрафиолетовых лазеров позволяет обеспечить лучшую эффективность и воспроизводимость лазерной абляции и, следовательно, более высокую точность анализа, чем это достижимо при помощи менее сложных и более распространённых инфракрасных лазеров.
В практических приложениях наибольшие сложности вызывает проблема градуировки и невпечатляющие пределы определения (около 10-3 % с относительной погрешностью 5—10 %). Во многих случаях градуировка остаётся лишь приблизительной.
Уменьшить трудности с градуировкой, воспроизводимостью и правильностью анализа можно в случае абляции короткоимпульсными ультрафиолетовыми лазерами. С целью снижения пределов определения в ЛИЭС иногда используются сдвоенные лазерные импульсы. В идеальном варианте первым коротким ультрафиолетовым импульсом производится лазерная экстракция (создаётся факел), а вторым более длинным инфракрасным импульсом производится дополнительный нагрев плазмы факела.
Плазму лазерной искры можно использовать не только как источник эмиссионных спектров, но и как атомизатор-ионизатор для масс-спектрометрической регистрации ионов. Это уже другой метод — метод лазерно-искровой масс-спектрометрии (ЛИМС) или лазерная микромасс-спектрометрия. Обычно в методе ЛИМС применяют времяпролётные масс-спектрометры, чтобы импульсный характер лазерной искры сочетался с импульсным отбором ионов.
См. также
- Аналитическая химия — классификация методов анализа
- Спектроскопия
- Спектроскопические методы
- Атомно-эмиссионная спектрометрия
- Количественный анализ
- Эмиссионный спектр
Ссылки
- http://www.anchem.ru/ — Портал химиков-аналитиков
- Перспективы аналитической атомной спектрометрии — тенденции развития пяти основных ветвей атомной спектрометрии: абсорбционной, эмиссионной, масс-спектрометрической, флуоресцентной и ионизационной (запросить у авторов по электронной почте: view email).
- Химическая энциклопедия
- В.Копачевский, В.Шпектор, Д.Клемято, В.Бойков, М.Кривошеева, Л.Боброва.
"Количественный анализ состава тарных стекол анализатором LEA S500" Фотоника 2008, 1 http://www.photonics.su/issue/2008/1/9