Prvková analýza materiálů pomocí LIBS (Laser-induced Breakdown Spectroscopy) ve spojení s optickým mikroskopem Leica

Představujeme Vám novinku v oblasti optické mikroskopie a chemických analýz. Leica Microsystems navázala spolupráci s partnerskou společností (Rap.ID), výrobce LIBS systémů (spektrometrie laserem buzeného plazmatu), které umožňují identifikovat chemické složení materiálů.

LIBS na základě laserové ablace zaostřeného laserového paprsku a detekce atomové emise dokáže analyzovat prvkové složení materiálu, na který se díváte. Analýza trvá pouze několik vteřin a velikost měřeného bodu je < 0,6 mm. Získaná spektra se porovnávají s databází spekter a identifikují tak složení materiálu.

Obr. 1:  LIBS analýza,vozítko CURIOSITY na Marsu

Obr. 1: LIBS analýza je využívaná pro identifikaci materiálů např. ve vesmírných projektech, kdy jsou pomocí LIBS snímána spektra na dálku zaostřením laserového paprsku na zkoumaný objekt a detekcí emise teleskopem.   Na obrázku je vozítko CURIOSITY na Marsu.

Výhody zařízení LIBS:

  • elementární analýza bez přípravy vzorků
  • opakovanou laserovou ablací do jednoho bodu lze odstranit povrchové nežádoucí vrstvy vytvořené vlivem prostředí nebo nečistoty jako prach či provádět hloubkové profilování
  • víceprvková simultánní analýza
  • nízké detekční limity pro řadu minoritních a stopových prvků
  • rychlá analýza, již jeden laserový pulz představuje analýzu, nicméně lze průměrovat více laserových pulzů a průměrovat získaná spektra, celkový čas analýzy i tak zabírá jen několik sekund
  • malý průměr analyzovaného bodu < 0,6 mm
  • schopnost identifikovat vodu a/nebo hydratované minerály
  • nízká spotřeba elektrické energie v důsledku velmi krátkých analýz

Proč LIBS?

Vizuální kontrola i chemická analýza v jednom systému!

  • Inspekce
  • Analýza
  • Kontrola
  • Dokumentace

Obr. 2: Ukázka kráteru po laserové ablaci a výsledná spektra, která identifikují materiál na základě porovnání se spektrální databází.

Obr. 2: Ukázka kráteru po laserové ablaci a výsledná spektra, která identifikují materiál na základě porovnání se spektrální databází.

Obr. 3: Leica mikroskop s  RapID LIBS chemickou analýzou.

Obr. 3: Leica mikroskop s RapID LIBS chemickou analýzou.

Schematický proces LIBSu:

  • pulzní laser je zaostřen do malého bodu na vzorku
  • Ablace materiálu – odpaření, atomizace, ionizace a excitace malého množství materiálu vzorku, které vede k vytvoření tzv. plazmatu
  • Vyhasínání plazmatu - emise charakteristického emisního spektra přítomných atomů
  • Detekce čárového emisního spektra
  • Kvalitativní informace a její porovnání s databází spekter

Obr. 4: Schéma laserové ablace a procesu optického průrazu (breakdown) materiálu laserem.

Obr. 4: Schéma laserové ablace a procesu optického průrazu (breakdown) materiálu laserem.

Obr. 5: Krátery po ablaci různým počtem laserových pulzů na povrchu oceli.

Obr. 5: Krátery po ablaci různým počtem laserových pulzů na povrchu oceli.

Obr. 6: Charakteristická čárová spektra prvků.

Obr. 6: Charakteristická čárová spektra prvků.

Aplikace:

  • Cleanliness analýza
  • Metalografie
  • hodnocení inkluzí v oceli (nekovové inkluze)
  • forenzní

Pro více informací nás neváhejte kontaktovat ( krajcarova@pragolab.cz , skorik@pragolab.cz ).