Technologie: LIBS

Technologie LIBS-Laser Induced Breakdown Spectroscopy

LIBS steht für "Laser Induced Breakdown Spectroscopy". Mit dieser laserspektroskopischen Methode ist es möglich, die atomare und, mit Einschränkungen, auch die molekulare Zusammensetzung einer Probe zu ermitteln. Die LIBS-Analysemethode hat ein breites Anwendungsspektrum in Forschung, Sicherheitstechnik, Umweltanalytik und industrieller Prozesskontrolle.

Das Grundprinzip der LIBS ist dabei sehr simpel: Ein sehr kurzer, energiereicher Laserpuls wird auf eine zu untersuchende Oberfläche fokussiert. Die hohe Leistungsdichte im Fokus führt zur starken Erhitzung des Materials von typischerweise einigen 10.000°C. Die hohe Temperatur bewirkt die Ausbildung eines Licht emittierenden Plasmas, dessen Emission charakteristisch für das jeweilige Material ist. Die vom Plasma ausgesandte Strahlung wird über eine optische Faser einem Spektrometer zur Analyse zugeführt. Eine spezielle Software ermöglicht die vollautomatisierte Auswertung der Informationen.

Auswertung der Spektren

Die Messung der Intensitäten einzelner Spektrallinien verschiedener Elemente erlaubt Rückschlüsse auf die atomare Zusammensetzung der Probe. Das so aufgenommene Spektrum kann als Fingerabdruck ("Fingerprint 1. Ordnung") des Materials verwendet und durch Vergleich mit den Daten bekannter Stoffe zur Identifikation oder Element-Analyse herangezogen werden.

Neben diesem Intensitätsspektrum ermöglicht die Analyse des zeitlichen Verhaltens einzelner Emissionslinen ("Fingerprint 2. Ordnung") auch Informationen über die molekulare Struktur eines zu analysierenden Materials. Dies ist insbesondere für die Analyse von Polymeren, biologischen Proben und Explosivstoffen interessant, da diese zum Großteil aus den Elementen Kohlenstoff (C) Wasserstoff (H), Stickstoff (N) und Sauerstoff (O) bestehen. Während sich die LIBS-Intensitätsspektren verschiedener Stoffe dieser Klassen aufgrund der ähnlichen atomaren Zusammensetzung nur gering voneinander unterscheiden, wird durch Hinzunahme der Zeitinformation eine Klassifikation möglich.

Vorteile gegenüber anderen Verfahren

Einfaches Konzept
Online: Analyse unter Echtzeitbedingungen
Onsite: Kompakte Systeme erlauben Analyse direkt vor Ort
Insitu: Keine Probenaufbereitung notwendig
Nahezu zerstörungsfrei
Qualitative und quantitative Bestimmung der atomaren Zusammensetzung einer Probe
Simultane Multielement-Analyse, auch leichte Elemente

Zusammenfassung

LIBS-Messungen können online, onsite und insitu erfolgen. LIBS Systeme der SECOPTA basierend auf hochstabilen Microchiplasern sowie automatisierten Auswertealgorithmen und eignen sich daher besonders für den industriellen Einsatz.