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▌BLAZE在LIBS技術中的應用
等離子體光譜儀對合金中元素檢測
等離子體光譜儀
LIBS技術
元素分析
合金
【概述】材料的元素成分和含量決定著材料的物理和化學性能，快速、準確、低成本地獲取材料的成分和含量信息一直是研究學者的努力方向。激光誘導擊穿光譜（LIBS）技術是一種極具發展潛力的元素分析技術。它以激光作為激發源燒蝕待測樣品產生等離子體，通過光譜儀探測等離子體的發射光譜，對光譜進行分析即可獲得待測樣品的元素類別和含量信息。
近年來，國內外已有許多學者將 LIBS（激光誘導擊穿光譜）技術應用于合金中元素成分的研究。LIBS 技術與常用的合金檢測技術相比，無需對樣品進行預處理，具有多元素同時檢測、結構簡單、檢測速度快、不受樣品形態影響等獨特優勢，在該領域展現出廣闊的應用前景。
LIBS 技術對光譜儀有一系列的要求，如亞納米級別的分辨率、微秒級的積分時間、多通道采集、精確的時序控制等，這些要求旨在確保準確地捕獲、分析由激光誘導產生的等離子體光譜信號。
復享光學推出全新 BLAZE系列等離子體光譜儀，支持多通道設計，波段范圍覆蓋 200~1100nm，最高 0.06nm 高分辨率，9μs 最小積分時間和小于 1μs的觸發延遲，減少了等離子體膨脹初期連續輻射譜線的誤采集，大大提高信噪比和重復性，完全滿足 LIBS 成分檢測的要求。
【樣品 & 測試】LIBS 檢測裝置通常由脈沖激光器、樣品平臺、光譜儀和計算機四部分組成。按圖2 搭建實驗裝置，對網購所得某品牌“304不銹鋼” 和“45號鋼” 標準物質進行 LIBS 檢測。
圖3，304不銹鋼和45號鋼的LIBS預處理光譜圖
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如圖3 光譜曲線所示，可以看出 LIBS 譜圖峰型尖銳，區別明顯，0.1nm 的極近特征峰也可以區分開。與表1 相關文獻資料的特征譜線進行比對，從圖4 可以看出，304不銹鋼在 356.5nm，357.0nm，358.1nm，360.9nm，361.9nm，363.1nm，364.8nm 出現鐵元素特征峰，在 357.9nm，359.3nm，360.5nm 處出現鉻元素特征峰，而 45號鋼只有鐵元素特征峰。兩個細節圖對比表明 304不銹鋼主要由鐵元素和鉻元素組成，45號鋼主要由鐵元素組成，不含有鉻元素。
在實際的檢測過程中，礦石原料的金屬成分比合金的含量要低，因此，必須抓住觸發之后 1μs 左右較強的原子譜線進行探測。
【總結】復享光學的等離子體光譜儀BLAZE，搭載 CMOS探測器，支持多通道設計，最高支持 0.06nm 分辨率，能分辨極近元素特征峰。同時，該系列時序控制精確至納秒級，能避開脈沖激光和連續輻射，測到激發后 1μ s左右較強原子譜線信號，有利于微量元素檢測，深度適配 LIBS 應用場景。
【參考文獻】
李祥友等. "激光誘導擊穿光譜技術及應用綜述." 中國激光 49.12(2022):32.
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