激光诱导击穿光谱技术
lel 工作原理
lel 工作原理
（实用版）
目录
一、什么是 lel
二、lel 的工作原理
三、lel 的应用领域
正文
一、什么是 lel
lel（Laser-induced breakdown spectroscopy，激光诱导击穿光谱）是一种分析技术，可以用来识别和测量物质的化学成分。
它通过激光束对物质进行照射，使其温度升高，压力增大，从而达到击穿状态，产生等离子体。
等离子体中的离子和原子在激光的作用下发生激发和电离，产生特定的光谱线，通过对这些光谱线的分析，可以确定物质的化学成分。
二、lel 的工作原理
1.激光束照射：首先，一束高能激光束对物质进行照射。
激光束的能量使物质的温度升高，压力增大。
2.击穿产生等离子体：当激光束的能量达到一定程度时，物质会被击穿，形成等离子体。
等离子体是由离子、电子和中性原子组成的一种物质状态。
3.光谱线的产生：在等离子体中，离子和原子在激光的作用下发生激发和电离，产生特定的光谱线。
这些光谱线是等离子体中特定元素的特征谱线，可以用来识别元素的种类。
4.光谱线的分析：通过测量和分析这些特征光谱线的强度和波长，可以确定物质中元素的种类和含量。
三、lel 的应用领域
1.材料分析：lel 技术可以用来分析各种材料，如金属、陶瓷、塑料等，广泛应用于工业生产中的质量控制。
2.环境监测：lel 技术可以用来监测大气污染物、水污染物等，为环境保护提供科学依据。
3.生物医学：lel 技术可以用于生物组织和细胞的成分分析，为生物医学研究提供支持。
激光诱导击穿光谱数据特征自动提取方法研究
激光诱导击穿光谱(LIBS)是一种通过激光诱导击穿样品并测量所产生的辐射光谱来分析样品成分的技术。
随着激光技术的发展，LIBS在冶金、环境监测、食品安全等领域得到了广泛的应用。
在实际应用中，光谱数据的分析对于提取样品的特征信息至关重要。
如何快速高效地提取激光诱导击穿光谱数据的特征成为了研究的热点之一。
本文针对激光诱导击穿光谱数据的特征自动提取方法展开研究，通过对相关文献的综述和实验研究，总结了目前常见的激光诱导击穿光谱数据特征自动提取方法，并提出了一种基于机器学习的新方法。
1. 基于特征工程的方法在传统的方法中，研究者们通常会通过专业知识和经验，提取激光诱导击穿光谱数据中的特征信息。
这些特征信息可以包括波峰强度、波峰位置、谱线宽度等。
然后利用数学统计方法对这些特征进行分析和处理，从而得到样品的成分信息。
虽然这种方法在一定程度上可以取得不错的效果，但是需要依赖领域专家，并且提取的特征可能不全面、有一定主观性。
2. 基于机器学习的方法近年来，随着机器学习技术的发展，人们开始尝试利用机器学习方法来自动提取激光诱导击穿光谱数据的特征。
对于这种方法，研究者们通常会将原始的光谱数据输入到机器学习模型中，让模型自动学习和提取其中的特征信息。
在经过足够数量的训练样本和模型训练之后，这种方法能够达到比较理想的效果。
3. 基于深度学习的方法除了传统的机器学习方法，深度学习技术也被应用于激光诱导击穿光谱数据的特征自动提取中。
深度学习模型可以通过多层神经网络自动学习数据中的特征，并且对于复杂的非线性关系具有较强的表征能力。
基于深度学习的方法在激光诱导击穿光谱数据特征提取方面也展现出了良好的潜力。
在激光诱导击穿光谱数据特征自动提取方法的研究中，我们提出了一种基于深度学习的新方法。
具体来说，我们设计了一个卷积神经网络模型，将原始的光谱数据输入到模型中，让模型自动学习数据中的特征信息。
经过大量的实验验证，我们发现这种方法能够有效地提取激光诱导击穿光谱数据的特征，并且相较于传统的方法具有更高的准确性和鲁棒性。
激光诱导击穿光谱技术及其在药学中的应用
激光诱导击穿光谱技术及其在药学中的应用摘要：激光诱导击穿光谱法是一种基于原子发射光谱和激光等离子体发射光谱的元素分析方法。
自LIBS问世以来，就被公认为是一种前景广阔的技术。
LIBS实验方法简单，在微小区域分析可弥补传统元素分析方法的不足，除了用于传统的实验室分析外，LIBS还是一种为数不多的可手持、便携式的元素分析技术。
由于无需复杂的前处理过程，LIBS技术简便、快速，非常适合大批量样品的快速、现场或在线检测，正在为分析领域带来众多的创新应用。
关键词：激光诱导等离子体；激光诱导击穿光谱；元素分析；定性；定量引言：激光诱导击穿光谱技术（LIBS）基于原子发射光谱和激光等离子体发射光谱，是一种正在发展中的对样品中元素成分进行快速、现场定性定量检测的分析技术。
本文介绍了LIBS的由来、基本原理、实验装置和实验方法特点，综述了LIBS在药学方面的应用。
分析得出LIBS技术应用方便快捷，能快速辨识药品真伪且应用前景广泛，有利于药品市场的质量监管，在药物分析中将获得更为广泛的应用。
1激光诱导击穿光谱技术的概述激光诱导击穿光谱技术（laserinductedbreakdownspectroscopy,LIBS）是一种原子发射光谱技术，适用于所有物质（气态、液态、固态），具有快速、微损、样品准备简单和多元素同时探测等优点，广泛地应用于爆炸物检测、文化遗产、生物医学分析、土壤重金属检测、地质分析、食品安全等领域。
利用LIBS技术和化学计量学方法结合可实现待测样品的分类识别。
2在药学领域的应用2.1化学药品LIBS技术在药物分析领域的应用已获得成功，非常适合用于药品生产质量控制、过程分析和监控。
由于在气体和液体样品测量中涉及相对复杂的辅助装置，较低的采集效率、容易导致的样品溅射污染等缺点，LIBS更适合用于固态包括粉末状压制成片剂后的样品分析。
以下介绍LIBS用于片剂和包衣分析的一些代表性的研究。
LIBS可用于多组分片剂的实时分析，以特征的元素原子发射谱线（如药物中磷和润滑剂中镁）进行定量分析，实现组分相近药物的快速区分。
激光诱导击穿光谱技术要点
激光诱导击穿光谱的原理、装置及在地质分析中的应用摘要激光诱导击穿光谱技术(LIBS)是一种目前正在发展中的对样品中元素成分进行快速、现场定量检测的分析技术。
为了了解激光诱导击穿光谱技术(LIBS)技术和发展现况以及这项技术的应用情况，在课堂学习和相关基础实验的基础上，通过查阅相关文献和书籍进行了分析、整理、归纳。
文章从LIBS的由来、基本原理和实验装置进行了综述，讨论了激光诱导击穿光谱技术在地质分析方面的应用。
LIBS技术应用方便快捷，且应用前景广泛。
关键字：激光诱导击穿光谱；元素分析；地质分析The Principle and Device of Laser InducedBreakdown Spectroscopy andits Application in Geological AnalysisABSTRACTLaser-induced breakdown spectroscopy(LIBS)is a kind of analysis technique currently in development ,which is applied for rapid and on-site quantitative detection of the elements of the sample.To comprehend the laser induced breakdown spectroscopy(LIBS)technology, the current development status of LIBS technology and the application of the technology, LIBS technology was analyzed, arranged, and summarized on the basis of classroom learning , the related basic experiments and consulting relevant literatures and books. The origin, basic principle and experimental apparatus of LIBS are reviewed in this paper and the applications of laser induced breakdown spectroscopy in geological analysis are discussed.The application of LIBS technology are fast and convenient and LIBS technology will have broad application prospects.Key words:Laser Induced Breakdown Spectroscopy;elemental analysis;geological analysis1 引言 (1)2 激光诱导击穿光谱的原理 (2)3 激光诱导击穿光谱的装置 (3)3.1 激光诱导击穿光谱的实验装置 (3)4 激光诱导击穿光谱在地质分析中的应用 (5)4.1 激光诱导击穿光谱技术的应用现状 (5)4.2 激光诱导击穿光谱技术在地质方面的应用 (5)4.3 激光诱导击穿光谱技术在其他方面的应用 (7)5 分析与讨论 (8)5.1 结果分析 (8)5.2 激光诱导击穿光谱技术的优点 (8)5.3 激光诱导击穿光谱技术的局限 (8)6 结论 (9)参考文献 (10)激光诱导击穿光谱法(Laser Induced Breakdown Spectroscopy )简称为LIBS，是由美国Los Alamos国家实验室的David Cremers研究小组于1962年提出和实现的。
激光诱导击穿光谱技术及应用研究进展
第6卷 第4期2013年8月 中国光学 Chinese Optics Vol.6 No.4Aug.2013 收稿日期:2013⁃04⁃11;修订日期:2013⁃06⁃13 基金项目:国家自然科学基金面上项目(No.31270680,No.61076064);江苏省“六大高峰人才”资助项目(No.2011⁃XCL⁃018);江苏高校优势学科建设工程资助项目文章编号 1674⁃2915(2013)04⁃0490⁃11激光诱导击穿光谱技术及应用研究进展侯冠宇1,王 平1∗,佟存柱2(1.南京林业大学化学工程学院,江苏南京210037;2.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所发光学及应用国家重点实验室,吉林长春130033)摘要:激光诱导击穿光谱(LIBS)技术是一种基于原子发射光谱学的元素定性、定量检测手段。
本文介绍了LIBS 技术的原理、应用方式、检测元素种类及检测极限;综述了该项技术在固体、液体、气体组分检测方面的技术发展,以及在环境检测、食品安全、生物医药、材料、军事、太空领域的应用进展。
最后,提出了高功率、高稳定的激光光源和准确的定量分析方法是LIBS 技术目前所面临的问题和挑战。
关 键 词:激光诱导击穿光谱;激光产生等离子体;元素分析;检测限中图分类号:O433.54;O657.319 文献标识码:A doi:10.3788/CO.20130604.0490Progress in laser⁃induced breakdown spectroscopyand its applicationsHOU Guan⁃yu 1,WANG Ping 1∗,TONG Cun⁃zhu 2(1.College of Chemical Engineering ,Nanjing Forestry University ,Nanjing 210037,China ;2.State Key Laboratory of Luminescence and Applications ,Changchun Institute of Optics ,Fine Mechanics and Physics ,Chinese Academy of Sciences ,Changchun 130033,China )∗Corresponding author ,E⁃mail :wp_lh@ Abstract :Laser⁃induced Breakdown Spectroscopy(LIBS)based on atomic emission spectral technology is a kind of convenient and sensitive approach for the qualitative and quantitative detection of elements.In this pa⁃per,the mechanism,detecting element types,detection limit and the recent progress of LIBS technology are reviewed.The progress of LIBS technology in component testing for solid,liquid and gas samples is expoundedin detail.The applications of LIBS in the environment test,food security,biological and medicines,material sciences,military and space fields are also presented.Finally,the challenges and problems for the LIBS tech⁃nology in high power and stable laser sources and accurately quantitative analysis method are discussed.Key words :laser⁃induced breakdown spectroscopy;laser⁃induced plasmon,element analysis;detection limit1 引 言 激光诱导击穿光谱(Laser⁃Induced Breakdown Spectroscopy,简称LIBS)技术是利用激光照射被测物体表面产生等离子体[1⁃2],通过检测等离子体光谱而获取物质成分和浓度的分析技术。
激光诱导击穿光谱技术应用动态
分 析 仪 器
９
激光 诱 导 击 穿 光谱 技 术 应 用 动 态
马 艺闻 杜振辉 孟 繁莉 林 旺 徐可欣
（ 津 大 学 精 密 测 试 技 术 及仪 器 国家 重 点 实 验 室 ，０ ０ ２ 天 ３０７）
摘
要
激 光 诱 导 击 穿 光 谱 技 术 是 一 种 基 于原 子 发 射 光 谱 学 的 物 质 成 分 和 浓 度 分 析 技 术 。随 着 激 光 器 及 光
属合 金成 分 的检测 分析 。近年 的研 究主要集 中于如
度高， 可在 恶劣环 境条 件或是 远程 遥测 条件下 ， 现 实
多组 分 、 位 、 线 、 时 、 量检测 。 原 在 实 痕
何 降低基 体 效 应 、 高 分 析 精 度 及 降低 检 出 限 等 。 提
崔执 凤等 人 Ｅ 采 用 Ｌ Ｂ ８ ］ Ｉ Ｓ技术 对铅 黄 铜合 金 的激 光 诱导光 谱特 性进 行 了实验研 究 ， 析 了靶点 位置 、 分 激
ｌ 引 言
激光 诱 导 击 穿 光 谱 技 术 （ａｅ— ｄ ｃｄ ｂｅ ｋ １ｓｒ ｎ ｕ ｅ ｒａ — Ｉ ｄ ｗｎｓ ｅｔｏｃ ｐ ，Ｌ Ｂ ） 光 谱 分 析领 域 一种 崭 ｏ ｐ ｃｒｓｏ ｙ Ｉ Ｓ 是 新 的分析 手 段 Ｉ 。 自 １ ６ １ ］ ９ ２年 Ｂ ｅｈ最 先 提 出 了用 ｒｃ 红宝 石微 波激射 器诱 导产 生等 离子体 的光谱 化学 方 法后 ， Ｉ Ｓ技术 被 广 泛应 用 于 固体 、 体 和 气 体 等 ＬＢ 液 各个领 域＿ 。该技 术基 于原 子光 谱 和离 子 光谱 的 ２ ］ 波长 与特定 的元 素一 一 对 应 ， 而且 光谱 信 号 强 度 与 对 应元 素的 含量具 有 一 定 的量 化 关 系 ， 用 高 功率 利 激光 与物质相 互作 用 产 生 瞬态 等 离 子 体 ， 并采 用 光
激光诱导击穿光谱(LIBS)技术在矿物元素成份分析中的应用研究的开题报告
激光诱导击穿光谱（LIBS）技术在矿物元素成份分析中的应用研究的开题报告题目：激光诱导击穿光谱技术在矿物元素成份分析中的应用研究背景：矿物元素成份分析是矿物研究和开采过程中的重要环节。
传统的矿物元素成份分析方法包括化学分析、光谱分析、电化学分析等技术，这些技术都存在着繁琐和复杂的操作过程、破坏性较大的缺点。
激光诱导击穿光谱（LIBS）技术是一种快速、非破坏性的成份分析技术，因为其具有测量时间短、操作简便、无需使用试剂以及对样品不产生任何破坏等优点而受到广泛关注。
研究意义：近年来，激光诱导击穿光谱技术在矿物元素成份分析中得到了广泛应用，其在地质勘探、矿物开采、环境治理等方面都具有重要的应用价值。
本研究旨在探究激光诱导击穿光谱技术在矿物元素成份分析中的应用，通过优化实验参数、建立元素定量分析模型，进一步提高激光诱导击穿光谱技术在矿物元素分析中的准确性和有效性，从而推动我国的矿物元素成份分析技术水平的提高。
研究内容：1.激光诱导击穿光谱技术原理和应用研究现状的文献综述；2.采集不同类型矿物样品，并针对不同实验参数进行测量研究；3.建立元素分类和定量分析模型，优化实验参数，研究激光诱导击穿光谱在矿物元素成份分析中的准确性和可靠性；4.与其他传统方法进行验证比较，分析激光诱导击穿光谱技术的优势和局限性。
研究方法：1.收集相关文献，理论分析激光诱导击穿光谱技术在矿物元素成份分析中的优点及局限性；2.采集矿物样品并进行样品准备；3.使用激光诱导击穿光谱仪对矿物样品进行分析，并收集数据；4.分析数据，建立元素分析模型，并优化实验参数；5.与传统方法进行比较分析，验证激光诱导击穿光谱技术的优势和局限性。
预期成果：1.矿物样品的元素成份分析数据；2.元素成份分析模型；3.激光诱导击穿光谱技术在矿物元素成份分析中的应用效果评价；4.相应的实验结果和分析结论。
激光诱导击穿光谱技术
激光诱导击穿光谱技术（LIBS ）姓名：李记肖学号：3114313040班级：电子硕4128班邮箱：465471316@1激光诱导击穿光谱技术（LIBS ）简介激光诱导击穿光谱技术（Laser Induced Breakdown Spectroscopy ）简称为LIBS，是由美国Los Alamos国家实验室的David Cremers研究小组于1962年提出和实现的。
自从1962年该小组成员Brech最先提出了用红宝石微波激射器来诱导产生等离子体的光谱化学方法之后，激光诱导击穿光谱技术开始被广泛应用于多个领域，如钢铁成分在线分析、宇宙探索、环境和废物的监测、文化遗产鉴定、工业过程控制、医药检测、地球化学分析，以及美国NASA的火星探测计划CHEMCAM等，并且开发出了许多基于LIPS技术的小型化在线检测系统。
2LIBS发展概况自1960年世界上第一台红宝石激光器问世，两年后Brech和Cross就实现了固体样品表面的激光诱导等离子体，开启了LIBS技术的历程。
1963年，调Q激光器的发明大大促进了LIBS技术的发展，这种激光器的单个短脉冲具有极高的功率密度，足以产生光谱分析所需的激光等离子体。
因此调Q激光器的发明被称为LIBS技术诞生的标志。
1965年Zel ' dovichnd Raizer把LIBS技术的应用延伸到气体样品。
70年代初，Jarrell-Ash和Carl Zeiss制造了世界上第一台工业应用LIBS设备，需要说明的是，这套LIBS设备中，短脉冲激光用于烧蚀样品，然后用电弧激发样品。
美国洛斯阿拉莫斯国家实验室（LANL）曾致力于LIBS分析技术的机理研究和应用，在1987年将其应用于乏燃料后处理工艺中铀浓度分析。
在八十年代，LIBS被应用于液体样品以及分析土壤中的金属及污染物。
德国卡尔斯鲁厄核中心从上世纪90年代初开始，致力于将LIBS应用于高放废液玻璃固化工艺控制分析，获得巨大成功，随后模拟高放废液玻璃固化体中27种元素的实时定量分析。
激光击穿光谱技术的原理与进展
T 3/ 2 N D 1.72 10 1 / 2 ne
9
在典型LIBS条件下，离子的贡献可以忽略 ，上式变为
1 / 2
ne 2 w 16 10
LIP的电子温度
在等离子体局部热平衡LTE情况下，相同原子的两条谱线的强度
1 2 I1 Ag 1 1 1 exp I 2 A2 g 2 2 k BT
实验方法
典型系统
典型远程系统
平面光栅光谱仪
中阶梯光栅光谱仪
利用交叉色数，光谱仪具有高 分辨率与色散率，且体积较 小，是便携式 LIBS 中优先采 用对象。一个用于宽带样品分 析的中阶梯光栅的光谱仪，光 谱范围通常190——800nm。
/ 2500 ~ 10000
等离子体成像
LIBS 的特点
特点： ——对固体、液体、气体和气溶胶都有很好的取样分析能力； ——具有快速的元素分析能力，对分析样品不需或只要稍作预处理，从而增加了 检测通量，也更加方便和减少了污染发生的机会； ——取样量很少，一般是 数十 ng至数百 g。对样品不会产生实质性损损伤； ——能分析难以溶解与分解的坚硬物质，如陶瓷与超导体； ——局域的微区分析提供~1-100 m 的空间分辨能力； ——具有多元素同时分析能力；能分析包括 C, H, Li, B 及 Be 的轻元素(Z<12)； ——具有远程的分析能力。LIBS 本质上是全光型技术，只要能对材料光学访问就 可进行分析； ——具有潜在的直接检测气溶胶(气体介质中的固体或液体粒子)能力。 不足： ——成本与系统复杂性的增加； ——难以获得适当的分析标准(半定量)； ——干涉的影响(包括基体干涉，气溶胶干涉，粒子尺度的干涉)； ——检测限不像解决技术问题那样容易建立； ——精度差，一般为5-10%； ——受高能激光脉冲的眼损伤的可能。
《不同气氛环境下有机物的激光诱导击穿光谱特性研究》
《不同气氛环境下有机物的激光诱导击穿光谱特性研究》摘要本研究针对不同气氛环境下有机物的激光诱导击穿光谱（LIBS）特性进行了系统研究。
通过对多种有机物在不同气氛中的LIBS光谱进行分析，探讨了气氛对有机物LIBS特性的影响。
本文首先介绍了研究背景与意义，随后阐述了实验方法与材料，接着详细分析了实验结果，最后对研究结果进行了总结与展望。
一、研究背景与意义激光诱导击穿光谱（LIBS）技术是一种无损、快速、多元素分析的技术，广泛应用于物质成分的定性、定量分析。
然而，对于有机物的LIBS特性研究尚处于起步阶段，特别是在不同气氛环境下的研究更显不足。
因此，本研究旨在探讨不同气氛环境下有机物的LIBS特性，为有机物的分析、检测和鉴别提供新的方法和思路。
二、实验方法与材料1. 实验材料实验中所选用的有机物包括苯、甲苯、乙醇等常见有机物。
为模拟不同气氛环境，实验中分别在空气、氮气、氧气等气氛下进行LIBS实验。
2. 实验方法采用激光诱导击穿光谱技术，对不同气氛环境下的有机物进行光谱采集。
实验中，激光器发出高能激光脉冲，作用于样品表面，引发等离子体产生，通过光谱仪收集等离子体发射的光谱信息。
三、实验结果与分析1. 光谱特性分析在空气、氮气、氧气等不同气氛环境下，有机物的LIBS光谱表现出不同的特性。
在空气中，光谱中出现了较多的谱线，而在氮气和氧气中，谱线数量相对较少。
这表明气氛对有机物的LIBS光谱具有显著影响。
2. 元素成分分析通过对光谱进行分析，可以得出不同气氛环境下有机物的元素成分。
在空气中，除了有机物本身的元素外，还检测到了氧气、氮气等气氛中的元素。
而在氮气和氧气中，主要检测到有机物本身的元素。
这表明气氛对有机物元素成分的检测具有重要影响。
3. 激光参数对光谱特性的影响激光参数（如激光脉冲能量、波长、重复频率等）对有机物的LIBS光谱特性也具有重要影响。
实验中，通过调整激光参数，发现不同参数下光谱特性存在差异。
激光诱导击穿光谱安全操作及保养规程
激光诱导击穿光谱安全操作及保养规程
近年来，激光诱导击穿光谱（LIBS）技术在各领域得到广泛应用，
其非接触、高精度、高灵敏度的特点备受关注。
然而，由于其带有激
光器的操作特性，安全操作和保养规程是十分必要的。
安全操作规程
1.勿直视激光束。
高能激光束对眼睛的损伤是无法逆转的，
为了保护视力，操作人员需持续佩戴防护眼镜，操作完毕后方可
脱下。
2.保持设备周围区域整洁清爽，防止跌落、碰撞等意外事件。
3.操作人员需要全程关注设备状态，尤其是在激光运行期间，
应始终注意激光照射位置。
4.设备停止工作之前，应先关闭激光器，转动电闸切断电源。
切勿让激光器闲置在开放的状态下。
保养规程
1.定期检查设备各部件的紧固程度是否合适，以及各个电缆
的接触是否紧密正确。
2.清洗激光器及相关元件时，使用温和的清洁剂，切勿硬物
清洗。
3.定期更换激光器灯管，并对灯管进行检查和清洁。
建议更
换灯管的间隔时间不超过6个月一次。
4.安装设备后，对光学元件进行校准，保证出射激光符合技
术要求。
一旦需要重新安装设备，也应重新进行元件校准。
5.对于设备的保养管理，建议尽异官方技术人员的支持。
他
们可以提供更广泛的咨询、高效的保养方案和校准服务，确保设备运行状态稳定、高效。
总结
激光诱导击穿光谱技术的应用广泛依赖高能激光，而激光操作的安全性和设备的保养管理则是安全使用和设备性能保持的关键。
通过明确的安全操作和保养规程，可以将技术的优势发挥到极致，同时也为操作人员提供了良好的安全操作环境。
激光诱导击穿光谱技术讲解
激光诱导击穿光谱的原理、装置及在地质分析中的应用摘要激光诱导击穿光谱技术(LIBS)是一种目前正在发展中的对样品中元素成分进行快速、现场定量检测的分析技术。
为了了解激光诱导击穿光谱技术(LIBS)技术和发展现况以及这项技术的应用情况，在课堂学习和相关基础实验的基础上，通过查阅相关文献和书籍进行了分析、整理、归纳。
文章从LIBS的由来、基本原理和实验装置进行了综述，讨论了激光诱导击穿光谱技术在地质分析方面的应用。
LIBS技术应用方便快捷，且应用前景广泛。
关键字：激光诱导击穿光谱；元素分析；地质分析The Principle and Device of Laser InducedBreakdown Spectroscopy andits Application in Geological AnalysisABSTRACTLaser-induced breakdown spectroscopy(LIBS)is a kind of analysis technique currently in development ,which is applied for rapid and on-site quantitative detection of the elements of the sample.To comprehend the laser induced breakdown spectroscopy(LIBS)technology, the current development status of LIBS technology and the application of the technology, LIBS technology was analyzed, arranged, and summarized on the basis of classroom learning , the related basic experiments and consulting relevant literatures and books. The origin, basic principle and experimental apparatus of LIBS are reviewed in this paper and the applications of laser induced breakdown spectroscopy in geological analysis are discussed.The application of LIBS technology are fast and convenient and LIBS technology will have broad application prospects.Key words:Laser Induced Breakdown Spectroscopy;elemental analysis;geological analysis1 引言 (1)2 激光诱导击穿光谱的原理 (2)3 激光诱导击穿光谱的装置 (3)3.1 激光诱导击穿光谱的实验装置 (3)4 激光诱导击穿光谱在地质分析中的应用 (5)4.1 激光诱导击穿光谱技术的应用现状 (5)4.2 激光诱导击穿光谱技术在地质方面的应用 (5)4.3 激光诱导击穿光谱技术在其他方面的应用 (7)5 分析与讨论 (8)5.1 结果分析 (8)5.2 激光诱导击穿光谱技术的优点 (8)5.3 激光诱导击穿光谱技术的局限 (8)6 结论 (9)参考文献 (10)激光诱导击穿光谱法(Laser Induced Breakdown Spectroscopy )简称为LIBS，是由美国Los Alamos国家实验室的David Cremers研究小组于1962年提出和实现的。
激光诱导击穿光谱技术
word激光诱导击穿光谱的原理、装置与在地质分析中的应用摘要激光诱导击穿光谱技术(LIBS)是一种目前正在开展中的对样品中元素成分进展快速、现场定量检测的分析技术。
为了了解激光诱导击穿光谱技术(LIBS)技术和开展现况以与这项技术的应用情况，在课堂学习和相关根底实验的根底上，通过查阅相关文献和书籍进展了分析、整理、归纳。
文章从LIBS的由来、根本原理和实验装置进展了综述，讨论了激光诱导击穿光谱技术在地质分析方面的应用。
LIBS技术应用方便快捷，且应用前景广泛。
关键字：激光诱导击穿光谱；元素分析；地质分析The Principle and Device of Laser InducedBreakdown Spectroscopyandits Application in Geological AnalysisABSTRACTLaser-induced breakdownspectroscopy(LIBS)is a kind of analysis technique currently in development ,which is applied for rapid and on-site quantitative detection of the elements of the sample.To prehend the laser induced breakdown spectroscopy(LIBS)technology,the current development status of LIBStechnology and the application of the technology, LIBS technology was analyzed, arranged, and summarized on the basis of classroom learning , the related basic experiments and consulting relevant literatures and books. The origin, basic principle and experimental apparatus of LIBSare reviewed in this paper and the applications of laser induced breakdown spectroscopy in geological analysis are discussed.The application of LIBS technology are fast and convenient and LIBS technology will have broad application prospects.Key words:Laser InducedBreakdown Spectroscopy;elemental analysis;geological analysis1引言 (1)2激光诱导击穿光谱的原理 (2)3激光诱导击穿光谱的装置 (3)激光诱导击穿光谱的实验装置 (3)4激光诱导击穿光谱在地质分析中的应用 (5)激光诱导击穿光谱技术的应用现状 (5)激光诱导击穿光谱技术在地质方面的应用 (5)激光诱导击穿光谱技术在其他方面的应用 (7)5分析与讨论 (7)结果分析 (8)激光诱导击穿光谱技术的优点 (8)激光诱导击穿光谱技术的局限 (8)6结论 (8)参考文献 (9)激光诱导击穿光谱法(Laser Induced Breakdown Spectroscopy )简称为LIBS，是由美国Los Alamos国家实验室的David Cremers研究小组于1962年提出和实现的。
药物分析中的激光诱导击穿光谱技术
药物分析中的激光诱导击穿光谱技术激光诱导击穿光谱技术（Laser Induced Breakdown Spectroscopy, LIBS）是一种基于激光诱导击穿效应的光谱分析方法。
它通过激光脉冲对样品进行瞬时加热，使其产生等离子体，并通过等离子体发射光谱对样品进行分析。
在药物分析领域，激光诱导击穿光谱技术已经得到广泛应用，并取得了显著的成果。
一、激光诱导击穿光谱技术的原理及特点激光诱导击穿光谱技术利用激光脉冲对样品进行高能量的瞬时激发，从而使样品产生等离子体。
在等离子体的形成和衰减过程中，样品中的元素会产生特定的光谱。
通过分析这些光谱，可以确定样品中元素的种类和含量。
激光诱导击穿光谱技术具有以下几个特点：1. 非接触性：激光脉冲与样品的作用是瞬时的，不需要接触样品表面，避免了样品污染和损伤。
2. 快速性：激光诱导击穿光谱技术可以在极短的时间内完成样品分析，实时性强，适用于高通量分析。
3. 多元素分析：由于激光诱导击穿光谱技术可以同时检测多个元素的光谱，因此在多元素组分分析中具有明显的优势。
4. 无需预处理：相比于传统的分析方法，激光诱导击穿光谱技术不需要对样品进行显著的预处理，简化了分析过程。
二、药物分析中激光诱导击穿光谱技术的应用1. 药物成分分析激光诱导击穿光谱技术可以用于药物成分的快速分析与检测。
通过对药物样品进行激光照射，可以得到药物中各个成分的光谱信息，从而确定药物的组分和含量。
这对于药物生产过程的质量控制和药品的合成工艺改进具有重要意义。
2. 药物杂质检测在药物的生产和质量控制过程中，杂质的检测是至关重要的。
传统的杂质检测方法通常需要样品的处理和分离步骤，不仅费时费力，而且易产生误差。
而激光诱导击穿光谱技术可以直接对药物样品进行分析，无需样品处理，大大提高了检测的速度和准确性。
3. 药物真伪鉴别药物的真伪鉴别一直是药品监管部门和消费者关注的问题。
通过激光诱导击穿光谱技术可以对药物的光谱信息进行分析，从而判断药物是否为正品。
激光诱导击穿光谱技术发展与应用
激光诱导击穿光谱技术发展与应用激光诱导击穿光谱技术（LIBS）是一种近年来随着激光和光谱检测技术的发展而兴起的对元素定性和定量分析的技术，本文主要讲述该技术的研究现状，发展方向以及在环境污染检测、生物医学、植物学、空间探测和军事等诸多领域的应用。
标签：激光诱导击穿技术（LIBS）原理LIBS应用LIBS发展趋势及前景一、基本原理激光诱导击穿光谱技术（laser-induced breakdown spectroscopy，LIBS）是用高能量脉冲激光烧蚀材料，使材料表面的微量样品瞬间气化形成高温、高密度的等离子体，发射出带有样品内元素特征波长的等离子体光谱，谱线的波长和强度反映了样品中的元素组成及含量。
激光诱导击穿光谱技术基于原子光谱和离子光谱的波长与特定的元素一一对应的关系，而且光谱信号强度与对应元素的含量也具有一定的量化关系，通过解析等离子体光谱，并结合定量分析模型，可以得到分析样品成分的类别和含量信息。
二、激光诱导击穿光谱技术的研究发展LIBS技术作为一种物质成分检测方法，虽然相比于电感耦合等离子体发射光谱等光谱检测技术在精确度和灵敏度方面尚有不足，但是LIBS技术的样品需求量少并且无需预处理，对固体、液体、气体、非导电材料和生物样品等各种材料都适用，可同时探测多种元素。
为了将LIBS技术进一步向实用化方向推进，提高LIBS探测的可靠性、经济性和准确性，目前研究重点集中在对收集光谱信号的优化上，如增强光谱线信号强度、提高信噪比、降低基体效应、提高探测限等方面。
三、LIBS技术应用1.环境检测由于近几十年的工业发展，城市建设等因素导致环境污染日益严重，尤其是重金属污染、水体富营养化等越来越引起人们的重视。
这就迫切需要一种快速、原位、远距离、无需制样的技术来实现对环境污染物质的检测和监测。
LIBS 可以满足上述要求，可以检测分析任何形态的物质元素（液体，气体，固体），在对水体污染，危险有害废物，气体气溶胶污染物质的检测分析，定量计算等方面都有很广阔的應用前景。
激光诱导击穿光谱技术
激光诱导击穿光谱技术
激光诱导击穿光谱技术（LIBS）是一种利用激光照射样品，采用物理或化学原理从被照射样品中放射出特定的发射光谱，观察其光谱特征，来判断样品中元素成分的一种分析技术。
激光诱导击穿光谱技术具有分析快速、灵敏度高、无污染、无限次分析等优点，在物质成分分析领域得到了广泛应用。
激光诱导击穿光谱技术主要包括光源和探测系统两部分。
在激光诱导击穿实验中，激光是向样品辐照，其能量主要通过收敛和非光压激发样品内部原子而产生。
当激光照射在样品表面不时，其内部原子将由离子气体状态跃迁而发出可见光谱信息，从而形成激光诱导击穿光谱的原理基础。
探测系统的作用是检测来自于样品的发射光谱，以及来自激光的反射光谱。
随后，数据处理系统将数据处理成可读的格式，最终生成光谱图，从而分析样品成分信息。
激光诱导击穿光谱技术应用广泛，可以用来分析岩石、土壤、水溶液、环境物质等样品中的元素成分，而且由于该技术对激光点位移动不敏感，因此可以在一次分析中同时完成多个样品的分析，大大提升了实验效率。
另外，激光诱导击穿光谱技术也可以用于远程成分分析，如宇宙物质的成分分析。
研究人员从宇宙发射的光谱中检测出的各种元素，可以帮助我们了解宇宙的不同形成过程，为对宇宙进行深入研究提供线索。
激光诱导击穿
激光诱导击穿（LIBS）光谱技术LIBS 的工作原理激光弧光光谱（LASS）、激光诱导等离子光谱（LIPS）或者更常见的叫法激光诱导击穿光谱（LIBS）是一种原子发射光谱，它使用脉冲激光器作为激发源。
它的基本原理请参见下面的示意图。
脉冲激光器(比如调Q的Nd:Y AG激光器) 的输出激光脉冲被聚焦到被测物体的表面。
仅使用小型激光器和简单的聚焦透镜，就可以在激光脉冲的持续时间内（典型值是10ns）使被测材料表面的激光功率密度超过1GW/cm2。
LIBS 原理示意图在如此之高的激光功率密度作用下，被测材料表面就会有几微克的物质被喷射出来，这个过程通常被称为激光剥离，同时材料表面还会产生寿命很短但亮度很高的等离子体，其瞬间温度可达10,000oC 。
在这个热等离子体中，喷射出来的物质离解成激发态的原子和离子。
在激光脉冲结束后，由于等离子体以超音速向向外扩展所以迅速地冷却下来。
在这段时间内，处于激发态的原子和离子从高能态跃迁到低能态，并发射出具有特定波长的光辐射。
用高灵敏度的光谱仪对这些光辐射进行探测和光谱分析分析，就可以得到被测材料的元素构成信息。
在测量时要使用带门控的探测器来记录激光脉冲延迟一段时间后所产生的激光等离子体的光辐射，这是由于只有在等离子体已经膨胀并开始冷却时才会出现原子或者离子的特征辐射谱线。
从下面的光谱图中展示了在不同的探测器采样时间延迟下得到的锝的特征辐射谱线，从中可以看出在快门延迟10 微秒时得到的谱线强度最大。
对任何材料的真正无损检测由于在测量过程中只消耗极微小的一部分材料，所以LIBS技术可以说是真正意义上的无损检测。
由于入射到样品上的平均功率还不到1W ，所以激光对样品的加热效应基本上可以忽略不计。
从理论上讲，利用LIBS技术可以对任何材料进行元素分析，不论它是什么物理状态：固态、液态、气态和各种混合物如煤泥、泥浆、矿石、废料、污水等都曾经被成功地分析过。
固体、气体和液体的LIBS 分析远程分析能力由于LIBS技术实质上是一个全光学的技术，只需用光接触被测样品即可完成分析。
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因密闭容器，蒸气不会逸散损失，消化试剂利用率高， 消化时间短。 消化完成后，消化液可直接用于测定。 消化时，样品用量一般小于lg， 加入30％过氧化氢和l滴硝酸作为消化试剂， 经加热分解，过氧化氢和硝酸均生成气体逸出，故空白 值较低。 但该法要求密封程度高，压力密封罐的使用寿命有限。
(文字内容多，回顾、复习用）
二、激光诱导击穿光谱技术
（Laser-Induced Breakdown Spectroscopy, LIBS）
重 点 ！
三、激光剥蚀电感耦合等离子质谱技术
（Laser Ablation Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry, LA-ICP-MS）
激光诱导击穿光谱技术和 激光剥蚀等离子体质谱联用技术 原理及其食品检验应用
南华大学 公共卫生学院 卫生检验系
吕昌银
Email:lchy1955@ 2015.05.23 湖南 湘潭 CDC
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讲授主要内容
一、食品样品的传统前处理技术
(The traditional Pretreatment technology of food sample)
酸、水及氮氧化物。
硫酸与碱土金属(如钙、镁、钡、铅)所形成的盐类在水中的溶解 度较小。
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（2）常用的传统消化方法 硫酸消化法 硝酸-高氯酸消化法
硝酸-硫酸消化法
硝酸消化法
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（3）消化操作技术 敞口消化法
Digestion in Open Container/ Open Digestion
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（4）湿法消化操作的注意事项
消化所用的试剂(酸及氧化剂) 应采用优级纯试剂， 同时作消化试剂的空白试验，以扣除消化试剂对测定的影响。 要防止暴沸，在消化瓶内加入玻璃珠或瓷片。 在消化过程中需要补加酸或加入氧化剂时， 要先停止加热，待消化液冷却后，再沿消化瓶壁缓缓加入。
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2.干灰化法(dry ashing)
常常与其他酸配合使用。
几乎所有的硝酸盐都易溶于水，但硝酸与锡和锑易形成难溶的 偏锡酸(H2Sn03)和偏锑酸(H2Sb03)或其盐。
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高氯酸
(65%70%，11mol/L)
冷： 没有氧化能力；
热：强氧化剂，其氧化能力较硝酸和硫酸强，几乎所有的有机物 都能被它分解，在加热条件下，高氯酸产生氧和氯。
沸点：203℃；氧化能力较为持久，消化速度快，
过量的高氯酸 可加热除去。 高温下，高氯酸直接接触某些还原性较强的物质，如酒精、甘油、 脂肪、糖类等，反应剧烈，有发生爆炸的危险！ 一般不单独使用高氯酸消化食品样品， 而是用 硝酸和高氯酸 的混合酸分解有机物质。 除K+和NH4+的高氯酸盐外，一般的高氯酸盐都易溶于水。
通常在 凯氏烧瓶 （Kjeldahl flask）中 或 硬质锥形瓶 中进行，
是最常用的消化方法。
凯氏烧瓶和敞口消化
1. 电炉； 2.凯氏烧瓶
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回流消化法
circumfluence digestion
测定样品中具有挥发 性的成分时，可以在 回流消化装置中进行
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石墨消解法
Graphite Digestion
氧化能力
较强
能将样品中有机物氧化生成CO2和H2O，而本身分解成O2和NO2， 过量的硝酸容易通过加热除去。 硝酸可以任何比例与水相混合，沸点较低:121.8℃，易挥发， 因而，硝酸的氧化能力 不持久。
在消化液中通常会残存较多的氮氧化物，如对待Байду номын сангаас成分的测定
有干扰时，可以加入一定量的纯水加热，驱赶氮氧化物。 一般情况下，单独使用硝酸不能完全分解有机物，
（一）无机化处理 /有机物破坏法
(inorganic treatment)
根据操作条件，分为三大类: 湿消化法、干灰化法、微波消化法
1．湿消化法 (wet digestion)
特点：分解有机物的速度快，时间短；加热温度 低，待测成分挥发少；待测成分以离子状 态保存于消化液中，便于进一步分析测定。 缺点：产生大量的有害气体，消化试剂用量大， 有时空白值较高，等
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浓硫酸 (98%，18mol/L)
硫酸的氧化能力 不如 高氯酸和硝酸强，一般不单独使用。 稀硫酸 没有氧化性， 热的 浓 硫酸 具有较强的氧化性，对有机物有强烈的脱水作用， 并使其炭化，进一步氧化生成二氧化碳。 沸点高：338℃，不易挥发损失，在与其他酸混合使用，加热蒸 发至出现二氧化硫白烟时，可以除去其他低沸点的硝酸、高氯
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卫生理化检验工作流程
采 样 → 样品处理 最费时！最麻烦！ （样品制备） 限制了快速检测技术发展 → 样品检测 光、电、色检测技术 → 数据处理 自动化程度越来越高 仪器昂贵，难普及 → 结果报告
｝
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样品处理技术发展
传统处理技术
发展 激光诱导击穿光谱技术
和
激光剥蚀等离子体质谱联用技术，等
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一、样品的传统前处理技术
它也是破坏样品中有机物的常规
方法，但与湿消化法有很大不同： 它将样品放在坩埚中， 先在电炉上使样品脱水、炭化， 再置于马弗炉中灼烧灰化，
采用高温灼烧的
方法来破坏样品
中的有机物，因 此又叫灼烧法 t= 500-600℃!
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冷消化法 / 低温消化法 (digestion at low temperature)
将食品样品和消化液混合后，置于室温或 37～40℃烘箱内，放置过夜。 在低温下消化，可避免易挥发元素（如汞） 的挥发损失。冷消化法较为方便，不需要特
殊设备，但仅适用于含有机物较少的样品。
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密封罐消化法 (digestion in closed container)
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一、样品的传统前处理技术
（一）无机化处理 /有机物破坏法
(inorganic treatment)
1．湿消化法 (wet digestion)
（1）常用的试剂
氧化性 强酸：硝酸、高氯酸、硫酸 氧化剂：高锰酸钾、过氧化氢等 催化剂：硫酸铜、硫酸汞、五氧化二钒，等
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浓硝酸
(65%-68%，14mol/L)