Prvková analýza materiálov pomocou LIBS (Laser Induced Breakdown Spectroscopy) v spojení s optickým mikroskopom Leica

Predstavujeme Vám novinku v oblasti optickej mikroskopie a chemických analýz. Leica Microsystems naviazala spoluprácu s partnerskou spoločnosťou (Rap.ID), výrobcom LIBS systémov (spektrometria laserom budenej plazmy), ktoré umožňujú identifikovať chemické zloženie materiálov.

LIBS na základe laserovej ablácie zaostreného laserového lúča a detekcie atómovej emisie dokáže analyzovať prvkové zloženie materiálu, na ktorý sa pozeráte. Analýza trvá iba niekoľko sekúnd a veľkosť meraného bodu je < 0,6 mm. Získané spektrá sa porovnávajú s databázou spektier a identifikujú tak zloženie materiálu.

Obr. 1: LIBS analýza je využívaná pre identifikáciu materiálov napr. vo vesmírnych projektoch, keď sú pomocou LIBS snímané spektrá na diaľku zaostrením laserového lúča na skúmaný objekt a detekciou emisie teleskopom. Na obrázku je vozík CURIOSITY na Marse.

Výhody zariadenia LIBS:

prvková analýza bez prípravy vzoriek
opakovanou laserovou abláciou do jedného bodu sa dajú z povrchu odstrániť nežiaduce vrstvy vytvorené vplyvom prostredia alebo nečistoty (ako prach), či uskutočniť hĺbkové profilovanie
viacprvková simultánna analýza
nízke detekčné limity pre skupinu minoritných a stopových prvkov
rýchla analýza, len jeden laserový pulz dokáže vykonať analýzu, pričom je možné spriemerovať analýzu z viacerých laserových pulzov, celkový čas analýzy napriek tomu zaberá len niekoľko sekúnd
malý priemer analyzovaného bodu < 0,6 mm
schopnosť identifikovať vodu a/alebo hydratované minerály
nízka spotreba elektrickej energie v dôsledku veľmi krátkych analýz

Prečo LIBS?

Vizuálna kontrola aj chemická analýza v jednom systéme!

Inšpekcia
Analýza
Kontrola
Dokumentácia

Obr. 2: Ukážka krátera po laserovej ablácii a výsledné spektrá, ktoré identifikujú materiál na základe porovnania so spektrálnou databázou

Obr. 3: Leica mikroskop s RapID LIBS chemickou analýzou

Schematický proces LIBSu:

pulzný laser je zaostrený do malého bodu na vzorke
ablácia materiálu – odparenie, atomizácia, ionizácia a excitácia malého množstva materiálu vzorky, ktoré vedie k vytvoreniu tzv. plazmy
vyhasnutie plazmy - emisia charakteristického emisného spektra prítomných atómov
detekcia čiarového emisného spektra
kvalitatívne informácie a ich porovnanie s databázou spektier

Obr. 4: Schéma laserovej ablácie a procesu optického prerazenia (breakdown) materiálu laserom

Obr. 5: Krátery po ablácii rôznym počtom laserových pulzov na povrchu oceľa

Obr. 6: Charakteristické čiarové spektrá prvkov

Aplikácia:

cleanliness analýza
metalografia
hodnotenie inklúzií v oceli (nekovové inklúzie)
forenzné

Pre viac informácií nás neváhajte kontaktovať ( skorik@pragolab.cz ).