激光诱导击穿光谱技术讲解

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应用物理专业实验：专业实验15 激光诱导击穿光谱(LIBS)技术

激光诱导击穿光谱分析技术激光诱导击穿光谱技术是一类基于高功率激光器的光谱分析技术。

光谱分析技术是一种古老的化学成分或者物种组成分析技术，其基本依据在于原子和分子的光谱具备指纹特征，即：不同的原子或者分子的特有能级结构决定了它们发生的光谱谱线的波长具有本征性，通过识别谱线波长的识别和关联分析，以原子分子光谱数据库为比照依据，可以实现化学成分的定量分析。

如要使得原子或分子成分发生光谱过程，必须对样品进行光学激发，产生原子或者分子的诸多激发态。

传统的光谱分析技术中，样品的激发手段包括:火焰燃烧、ICP炬、微波炬等。

利用高功率激光加热样品，也可以实现样品的快速高温激发，因为激光激发的过程中发生电子加热、样品气化和蒸汽击穿的过程，因此这种技术称为激光诱导击穿光谱技术（Laser Induced Breakdown Spectroscopy,LIBS）。

在上世纪80年代，美国的Los Alamos National Laboratory首先实现了LIBS技术，并将其应用于物质的化学分析，但是该技术当时并没有在美国国内引起多少反响，反而其他许多国家却对此表现了很大的兴趣。

在9·11恐怖袭击后，美国军方开始将该技术应用于各种安检，快速检测分析疑似爆炸物。

经过近30年的发展，LIBS已经成为研究激光与物质相互作用的重要工具，在光谱分析，激光薄膜沉积和惯性约束核聚变等方面也有着广泛的应用，成为原子光谱分析技术的最活跃领域。

LIBS技术与传统的火焰原子光谱、ICP发射光谱技术迅速结合，在很多领域得到广泛的应用。

1.发展概况LIBS已被广泛地应用到多个领域，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的火星探测计划等，并且开发出了许多基于LIBS技术的小型化在线检测系统。

LIBS系统的技术发展历程可以分为三个阶段：第一个阶段是60年代到70年代中期，伴随着激光器的发明，其出色的高功率特性使之成为诱发气体电离和击穿的有力手段之一，同时，伴随等离子体物理学的产生和发展，激光诱导击穿等离子体发展成为研究激光与物质相互作用的重要领域。

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。

激光诱导击穿光谱法(LIBS)鉴别油漆样品

北京富尔邦科技发展有限责任公司【专业铸造信任服务赢得合作】激光诱导击穿光谱法(LIBS)鉴别油漆样品简介犯罪现场可以为调查所发生的事情提供有价值的信息。

尽管DNA分析盛行，但痕量证据可以为破案奠定坚实的基础。

痕量证据包括玻璃、头发、纤维、油漆和聚合物等物品。

痕量证据可以帮助建立人、物和地点之间的联系。

这里提到的案例将着眼于确定从嫌疑人的车辆中找到的油漆的元素特征是否与从犯罪现场找到的油漆样品进行区分的能力。

研究人员从护栏、交通标志和嫌疑人的汽车上提取了蓝色油漆样本。

可以使用光学显微镜、扫描电子显微镜/能量色散x射线光谱(SEM/EDS)、XRF 或XRD来比较油漆样品。

光学显微镜用于视觉比较，但不是决定性的。

SEM/EDS 可以区分不同的油漆样品，但油漆是不导电的，所以需要进行样品制备。

X射线荧光光谱(XRF)或X射线衍射光谱(XRD)可以分析单层油漆，多层油漆样品可能存在问题，且其元素覆盖范围有限。

激光诱导击穿光谱(LIBS)为样品中的每一个元素提供了快速微区分析。

LIBS光谱数据丰富，提供了独特的类指纹数据，用于提供良好的识别能力。

另外，LIBS比XRF具有分析多层油漆样品的能力。

深度分析是很重要的，因为许多汽车OEM涂层(如BASF)通常由4层组成，包括电泳层、中涂层、色漆层和清漆层。

最近，LIBS深度分析报告指出，彩色油漆和白色油漆的分辨率分别为99.6%和85.6%。

北京富尔邦科技发展有限责任公司【专业铸造信任服务赢得合作】工作参数Applied Spectra的J200 LIBS仪器266nm Nd：YAG激光（ns）使用Applied Spectra Axiom软件进行控制使用氦气或氩气吹扫的样品室三个蓝色油漆样品样品1：可疑车辆样品2：防护栏样品3：交通标志图1 3个样品正面及背面照片利用Applied Spectra数据分析软件对LIBS数据进行分析并转换成图像样品分析在本案例研究中，我们从嫌疑人的车上取得一个油漆样本，并与案发当时从一北京富尔邦科技发展有限责任公司【专业铸造信任服务赢得合作】条护栏及一个交通标志上获取的符合嫌疑人车辆颜色的油漆样本进行比较。

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。

药物分析中的激光诱导击穿光谱技术研究及应用

药物分析中的激光诱导击穿光谱技术研究及应用概述：激光诱导击穿光谱技术（LIBS）是一种基于激光诱导击穿效应的光谱分析方法。

该技术具有无损、快速、灵敏度高等优点，在药物分析领域得到广泛应用。

本文将对激光诱导击穿光谱技术在药物分析中的研究现状及应用进行探讨。

一、激光诱导击穿光谱技术原理激光诱导击穿光谱技术是一种原位、无损的样品分析方法。

其基本原理是通过激光脉冲的高能量密度，使样品表面产生等离子体，进而激发样品原子、离子和分子的内部能级跃迁，产生特征光谱。

通过分析和解释激光诱导击穿光谱所得到的光谱信息，可以获得样品中的元素组成和化学成分。

二、激光诱导击穿光谱技术在药物分析中的应用1. 药物质量控制激光诱导击穿光谱技术在药物质量控制中具有重要的应用价值。

通过对药物样品进行激光诱导击穿光谱分析，可以准确测定药物中的元素含量和杂质成分，确保药物的质量稳定性和合规性。

此外，激光诱导击穿光谱还可以用于药物中残留金属离子的检测和定量。

2. 药物痕量分析激光诱导击穿光谱技术对于药物痕量分析具有较高的敏感度和选择性。

在药物痕量分析中，常常需要检测微量元素或者特定化合物的含量，激光诱导击穿光谱技术可以通过对样品进行精确的激光能量控制和谱线解析，实现对药物中微量成分的快速准确测定。

3. 药物新药研发激光诱导击穿光谱技术在药物新药研发过程中的应用越来越广泛。

通过对药物原料、中间体和最终产品进行激光诱导击穿光谱分析，可以了解药物的化学成分和含量分布，为药物品质的改进和优化提供科学依据。

4. 药物非破坏性分析激光诱导击穿光谱技术是一种非破坏性的样品分析方法，对于药物分析非常有优势。

传统的样品分析方法通常需要样品的破坏性处理，而激光诱导击穿光谱技术可以直接对样品进行分析，避免了样品的损伤和浪费，同时提高了分析效率和数据可靠性。

三、激光诱导击穿光谱技术的研究进展激光诱导击穿光谱技术的研究一直处于不断发展的阶段。

随着激光技术、光谱仪器和数据处理算法的不断改进，激光诱导击穿光谱技术在药物分析领域的应用也得到了不断拓展。

激光诱导击穿光谱技术在煤炭工业中的应用

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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。

激光诱导击穿光谱谱峰元素的自动识别

激光诱导击穿光谱谱峰元素的自动识别激光诱导击穿光谱技术(Laser-induced breakdown spectroscopy,LIBS)是一种以高能量激光脉冲作用在样品上,使样品产生等离子体而获得原子发射光谱的新型光谱分析技术。

该方法能够从物理学和光谱学上对样品的物质成分以及含量进行有效分析。

由于LIBS光谱技术具备多元素同时检测与分析、无损(或微损)检测等优点,在各个领域都得到了广泛的应用。

原始采集的激光诱导击穿光谱通常含有大量的元素特征谱峰,对于这些谱峰的准确识别是进行元素检测与分析的前提和基础。

本文针对传统谱峰元素识别方法准确率偏低、可靠性不足的缺点,提出了一种元素谱峰自动识别的新方法。

该方法在实现对光谱谱峰元素识别的同时,也对光谱进行了背景校正以及重叠谱峰的分解。

其次依据相关定量实验对主要研究内容进行了有效验证。

论文的主要工作如下:1.由于与激光能量、门宽、延时和实验环境等因素的影响,在LIBS中不可避免的会产生连续背景。

考虑到连续背景和光谱中极小值点具有一定的关联,提出了一种基于样条插值的LIBS光谱连续背景的检测与校正方法。

该方法对光谱中合适的极小值点进行插值计算能够合理的估计出光谱中的连续背景并校正。

通过信背比的计算以及定量实验的结果分析对该方法进行了有效的验证。

结果表明:传统方法获得了(10.09,25.63)范围的信背比,插值法能够得到26.96的信背比。

并且通过对光谱背景校正后的定量实验的分析结果中,传统方法得到的相关性在(0.9134,0.9790)范围内,插值法获得了0.9985的相关性。

2.针对在LIBS光谱的采集过程中,由于元素谱线的特性以及实验设备和环境的影响而产生的谱线之间的重叠干扰,提出了一种基于误差补偿的方法对重叠谱峰进行校正。

通过对光谱中Cu-Fe重叠谱峰的校正以及Cu元素的定量实验充分验证了该方法的有效性。

结果表明:与传统方法相比,基于误差补偿的重叠峰校正方法能够有效提高0.86%-1.82%的相关性,减小18.12%-32.64%的拟合误差。

libs激光诱导击穿光谱

libs激光诱导击穿光谱激光诱导击穿光谱（Laser-Induced Breakdown Spectroscopy，LIBS）是一种分析技术，通过激光脉冲诱导样品形成等离子体，然后使用光谱仪来分析等离子体中的发射光谱，从而确定样品中元素的存在和浓度。

LIBS技术具有以下几个特点：非接触性、快速、无需样品预处理以及对大多数样品均适用。

这些特点使得LIBS在很多领域得到了广泛应用，如环境监测、冶金学、博物馆保护、食品和饮料质量检测等。

LIBS技术的基本原理是，在激光脉冲照射样品表面时，激光能量会被吸收并加热样品，达到等离子体形成的温度。

当激光能量足够高时，样品表面会发生等离子体产生的现象，形成一个包含高温等离子体的小火球。

这个高温等离子体内部的原子和离子会发射出光，形成光谱信号。

LIBS结果的分析主要依赖于光谱仪测量到的光谱信号。

利用光谱信号，可以确定不同元素产生的光谱线，从而确定样品中的元素种类。

通过测量光谱信号的强度，可以推测元素的相对浓度。

此外，利用激光与样品的相互作用，还可以获取有关样品中化学反应和材料特性的信息。

LIBS技术的应用非常广泛。

在环境监测方面，LIBS可以用于检测土壤中的重金属含量，以及检测大气污染物。

在冶金学中，LIBS可以用来分析金属合金中的成分，以及检测炉渣中的杂质。

在博物馆保护领域，LIBS可以用来鉴别文物中的材料成分，以及检测文物表面的污染物。

在食品和饮料质量检测中，LIBS可以用来检测农产品中的重金属污染，以及检测饮料中的成分。

LIBS技术的快速、非接触和无需样品预处理的特点，使得它成为了一种非常有潜力的分析技术。

然而，LIBS技术还存在一些挑战，如激光能量的均匀性、等离子体温度的测量和校正、光谱数据处理等。

因此，在进一步推广和应用LIBS技术时，需要进一步改进仪器设计和数据分析算法，以提高其分析精度和稳定性。

总之，LIBS技术是一种非常有潜力和应用广泛的分析技术，可以用来快速、准确地分析样品中的元素成分和浓度。

激光诱导等离子体光谱技术及应用

国内研究进展情况
国内LIPS技术相对起步较晚，目前虽有一些高校及科研单位从事LIPS技术的研究，但大部分仍偏向于理论及方法的探索，如对激光等离子体的产生机理，以及激光脉冲宽度，脉冲能量，环境气体成分，压强大小，延迟时间等试验条件对等离子体的影响等方面进行了一定研究，研究目的多为对基础理论的探讨与改进。作为高新技术产业，国内没有相应的自主研发及集成的技术企业，相关产品均来自国外。。
目前工作重点：土壤重金属监测
——车载LIPS 激光元素分析仪
突发环境事件应急监测系统
• 该系统采用激光诱导等离子体光谱技术，利用激光作为激发源，搭建元素光谱测量系统，可以对固体、液体、气体中的几乎所有元素做快速定性定量分析，在突发环境事件中能够快速对空气、水体、土壤、食品、物品、建筑、植被、生物样品等进行检测，快速判断环境是否受到污染，并确定污染元素。
环境监测系统发展方向和长期目标
深入研究LIPS技术，创新分析方法，依靠科技创新与技术进步，实现无人机空中采样和水下潜航器采样，完善空气环境和水体环境的重金属检测分析方法，构建LIPS立体生态环境监测分析系统，提高生态环境监测立体化、自动化、智能化水平。为我国初步建成陆海统筹、天地一体、上下协同、信息共享的生态环境监测网络做出贡献。
鸣谢：天津陆海石油设备系统工程有限责任公司天津市高新技术企业协会节能环保分会
等离子体随着向外界环境膨胀过程而逐渐冷却，并发射表征样品组分信息的光谱。
利用光电探测器和光谱仪对等离子体发射光谱进行采集。
通过解析等离子体光谱，并结合定量分析模型，可以得到分析样品组分的类别和含量信息。
国外研究进展情况
美国宇航局喷气推进实验室于2009年发射的火星科学实验室（Mars Science Laboratory简称MSL），搭载 LIPS仪器ChemCam，用于火星岩石成分的快速实时分析。近年来，随着高功率脉冲激光光源、分光系统、探测器件、高时间分辨测量技术、以及光谱数据处理软件的迅速发展，LIPS分析机理研究不断深入，应用的领域逐渐增多。

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。

药物分析中的激光诱导击穿光谱法

药物分析中的激光诱导击穿光谱法激光诱导击穿光谱法（Laser Induced Breakdown Spectroscopy, LIBS）是一种在药物分析领域被广泛应用的技术。

它通过激光诱导药物样品产生等离子体，在等离子体形成和衰减的过程中，测量样品中的元素光谱特性，从而实现对药物组分的快速、非破坏性分析。

本文将介绍激光诱导击穿光谱法在药物分析中的原理、应用以及展望。

一、激光诱导击穿光谱法原理激光诱导击穿光谱法利用激光脉冲对药物样品进行瞬时激发，使样品产生等离子体。

当激光脉冲能量足够大时，样品表面的分子、原子等被激发离解为等离子体。

等离子体产生的同时，快速冷却、膨胀，形成一个微小的烟云。

在等离子体形成和衰减的过程中，药物样品中的各种元素会产生不同波长的光谱发射，这些光谱可以通过光谱仪进行测量和分析。

二、激光诱导击穿光谱法应用1. 药物质量控制激光诱导击穿光谱法可用于药物质量控制。

通过测量药物样品中的元素含量，可以准确评估药物的成分和纯度。

这对于保证药物质量的一致性和可靠性非常重要。

2. 药物疗效评估利用激光诱导击穿光谱法可以对药物的疗效进行评估。

不同药物成分对元素含量的影响是不同的，通过分析药物样品中的元素光谱，可以了解药物的成分及其与疗效的关系，为临床治疗提供科学依据。

3. 药物安全监测激光诱导击穿光谱法还可以用于药物的安全监测。

药物中可能存在着一些有害元素或杂质，这些有害成分可能对人体健康产生负面影响。

通过激光诱导击穿光谱法对药物样品进行分析，可以及时检测到其中的有害成分，保障人们用药的安全性。

三、激光诱导击穿光谱法展望激光诱导击穿光谱法在药物分析中具有广阔的应用前景。

随着技术的不断发展和突破，激光诱导击穿光谱法的分析速度将会更快，分析结果将更加准确可靠。

同时，该技术也可以与其他分析方法进行结合，如质谱法、红外光谱法等，以提供更全面、多维度的信息。

总结激光诱导击穿光谱法作为一种非破坏性、快速、高灵敏度的药物分析技术，为药物质量控制、疗效评估和安全监测提供了一种有效的手段。

药物分析中的激光诱导击穿光谱技术研究进展

药物分析中的激光诱导击穿光谱技术研究进展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的原子与分子光谱分析方法。

它以其快速、无损、高选择性和对复杂样品适用等特点，在药物分析中得到了广泛的应用。

近年来，随着激光器、光谱仪器技术的不断发展，药物分析中的LIBS技术也取得了重要的研究进展。

本文将探讨药物分析中激光诱导击穿光谱技术的原理、应用以及研究进展。

一、激光诱导击穿光谱技术原理激光诱导击穿光谱技术是利用激光脉冲的高能量将样品表面击穿形成等离子体，通过等离子体中的原子激发发射和原子吸收光谱来实现对样品成分的分析。

其基本原理包括：激光诱导击穿、等离子体形成和光谱信号采集与分析。

1.1 激光诱导击穿激光脉冲通过对样品表面的聚焦，使局部区域的能量密度达到足够高，从而产生击穿效应，形成等离子体。

击穿时，激光能量迅速转化为离子与自由电子能量，导致局部区域电离。

1.2 等离子体形成激光诱导的高能量使样品表面原子和分子发生碰撞碰积，形成等离子体。

等离子体中的原子和分子经过激发与复合过程，会产生特征光谱。

1.3 光谱信号采集与分析对形成的等离子体进行光谱信号的采集和分析，通过原子与分子的特征发射光谱或原子吸收光谱，来推测样品的化学成分及其含量。

二、药物分析中的激光诱导击穿光谱技术应用激光诱导击穿光谱技术在药物分析中具有广泛的应用，涵盖了药物质量控制、成分鉴定、药物痕量元素分析等方面。

2.1 药物质量控制药物的质量控制是保证药品稳定性和疗效的关键环节。

激光诱导击穿光谱技术通过快速分析药物样品中的元素含量，可以准确判断药物的纯度、是否受到污染等情况，为药品的质量控制提供了一种有效的手段。

2.2 成分鉴定药物中的成分鉴定是药物研发、生产和质量监管的重要内容。

传统的成分鉴定方法需要破坏性样品制备和复杂的分析过程，而激光诱导击穿光谱技术可以实现对复杂药物样品的无损、快速、准确的成分鉴定，大大提高了药物研发过程中对成分的分析效率。

关于激光诱导击穿光谱仪的优势都有哪些

关于激光诱导击穿光谱仪的优势都有哪些激光诱导击穿光谱仪（Laser-Induced Breakdown Spectroscopy，LIBS）是一种使用激光产生等离子体并进行光谱分析的技术。

相比传统的光谱分析技术，LIBS具有许多优势。

在本文中，我们将讨论与LIBS相关的一些主要优势。

首先，LIBS具有非接触性。

传统的光谱分析技术通常需要物质的样品进行处理和制备，可能包括研磨、融化或溶解等步骤。

然而，使用LIBS技术，可以直接对样品表面进行分析，无需对样品进行机械或化学处理。

这在许多应用中非常有价值，特别是对于不同类型的材料和复杂的样品来说。

其次，LIBS可以实现实时分析。

由于光在空气中的传播速度非常快，激光诱导击穿和等离子体形成的时间非常短暂，通常在纳秒数量级。

因此，使用LIBS可以在极短的时间内得到光谱信息。

这是非常有价值的，特别是对于需要快速、实时分析的领域，例如环境监测、食品安全和材料表征等。

第三，LIBS技术具有高灵敏度。

由于激光在样品表面产生等离子体的能量非常高，因此LIBS能够探测到非常低浓度的元素和化合物。

这对于溶液、粉末和气体等样品非常重要。

此外，在一些情况下，LIBS还可以实现单颗粒尺寸的分析。

第四，LIBS是一种多元素分析技术。

由于LIBS能够探测多个元素的光谱信号，因此可以同时分析多种元素，而无需进行样品分离和前处理。

这使得LIBS成为一种非常有潜力的材料表征和化学分析工具。

第五，LIBS可以适用于不同类型的样品。

无论是固体、液体还是气体样品，LIBS都能够进行分析。

此外，对于不同形状、几何形态和大小的样品，LIBS也具有很强的适应性。

这使得LIBS成为一个非常灵活和通用的分析工具。

最后，LIBS具有无破坏性。

由于LIBS是一种非接触、非侵入性的光谱分析技术，因此它不会对样品造成破坏或污染。

样品可以保持完整性并无需进行后续分析。

尽管LIBS具有许多优势，但也存在一些挑战和限制。

激光诱导击穿光谱技术讲解

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。

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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。

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气体、液体和固体等各个领域[1,2]。

近三十年来，激光诱导击穿光谱测量技术在各行各业都有不同程度的应用。

早期，运用LIBS装置研究如何提高测量精度；到上个世纪九十年代中期开始出现了便携式半定量的成品仪器，LIBS仪器开始向经济型方向发展，其运用也更加广泛[3-5]。

当前的激光诱导击穿光谱技术主要应用于冶金[6]和矿业[7]、燃烧[8,9]、水[10]和土壤污染[11-14]、空气污染和环境监测、艺术品及染料鉴定等行业，尤其是在工业环境恶劣的领域如矿业、冶金等方面的应用更突显出该方法的优越性。

本文是从激光诱导击穿光谱的原理、实验装置的组成以及各部分的作用方面进行了介绍，并着重综述了激光诱导击穿光谱技术在地质分析方面的矿石的元素分析、土壤中某些元素的分析和对煤炭中元素分析三个方面进行了综述。

激光诱导击穿光谱检测过程简单快速，物质蒸发和激化可一次性完成，实现真正的快速分析，而且可以同时对多种元素进行分析。

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，激光经透镜聚焦在样品表面，当激光脉冲的能量密度大于击穿门槛能量时，就会在局部产生等离子体，称作激光诱导等离子体。

等离子体随着向外界环境膨胀过程而逐渐冷却，并发射表征样品组分信息的光谱，利用光电探测器和光谱仪对等离子体发射光谱进行采集。

通过解析等离子体光谱，并结合定量分析模型，可以得到分析样品组分的类别和含量信息。

以下为激光诱导等离子体发射谱线的形成过程。

图1-1激光诱导等离子体发射谱线的形成过程(a)多光子电离形成等离子体。

(b)轫致辐射及电子自由跃迁形成的宽带发射，主要是等离子体中各元素的电离线形成的连续的背景谱线，这个过程需几百纳秒。

(c)能级跃迁形成的谱线发射，谱线强度与元素浓度成正比。

该过程通常持续几微秒，是进行元素定量分析的重要环节。

3.1 激光诱导击穿光谱的实验装置激光诱导击穿光谱的实验装置系统主要是由激光器、真空室、光谱仪和PC机组成。

图2-1激光诱导击穿光谱系统示意图3.1.1 激光器激光诱导击穿光谱技术是在激光器发明之后才慢慢发展起来的一项测试技术。

激光器作为激光诱导击穿光谱必不可少的一部分，从它的发明到现在几十年来，激光器已经有了很大的发展。

目前用于激光诱导击穿光谱技术的激光器主要有以下四种。

红宝石激光器、钇铝石榴石激光器、气体激光器、准分子激光器。

这些激光器一般都能提供1000mJ左右的脉冲能量，瞬时激光功率可以达到1-200MW。

如果再利用聚焦镜把激光汇聚到样品上，其产生的能量足以将固体直接气化产生等离子体。

在激光诱导击穿光谱技术装置系统中，最常用的激光器是脉冲调Q的钇铝石榴石激光器。

这种激光器产生的脉冲宽度大约是在6-15ns之间，能够满足激光诱导击穿光谱系统对激光能量的需要。

而且，钇铝石榴石激光器易于实现小型化，有利于激光诱导击穿光谱系统的便捷化。

3.1.2 光谱仪在激光器之外，作为最终光谱的探测收集的装置，光谱仪也是激光诱导击穿光谱技术装置系统中另外一重要的设备。

光谱仪是用来测定光的波长、能量等性质的仪器，一般使用棱镜或衍射光栅和光电倍增管等组成，按波段区域分，一般有红外线、可见光、紫外线、微波、X射线光谱仪等不同波段的光谱仪；按分光元件的不同，可以分为干涉光谱仪、棱镜光谱仪和光栅光谱仪等；按探测方式来分，有直接用眼睛观察的分光镜，用感光胶片记录的摄谱仪，以及用光电或者热电元件探测光谱的分光光度计等。

在棱镜或者衍射光栅的作用下，由于不同波长的折射系数的不同，一束不可区分的不同波长的光在空间位置上被分散成不同波长的光。

而利用光电倍增管或者CCD等器件，可以探测出各种不同波长光的强度。

3.1.3 真空室真空室中有两个石英窗口，一个石英窗口是激光入射窗口，另一个是光谱仪收集等离子体特征谱线的窗口。

真空室由真空腔和串联的机械泵、分子泵组成，可抽至0.0001Pa。

依据实验的需要将样品暴露在大气中或者置于真空室内，由激光器发射出的激光束经聚光镜I聚焦后聚焦到样品上，激光仪以45°角入射到样品上，聚焦的激光束在样品的表面激发出等离子体，等离子体辐射出来的特征光谱经聚光镜II聚焦后由光纤送入光谱仪中，再通过光谱软件在PC机上获得并且分析光谱数据。

4 激光诱导击穿光谱在地质分析中的应用4.1 激光诱导击穿光谱技术的应用现状近年来，随着激光器和光学检测设备的发展，激光诱导击穿光谱技术的应用研究已经成为各个领域研究热点。

LIBS技术凭借其自身的独特优势逐渐深入应用到各个行业中，不仅在物质材料或是痕量元素的分析领域得到广泛应用，而且在环境污染的实时监测、冶金行业、材料加工的在线控制等领域的应用中也得到迅猛发展。

激光诱导击穿光谱技术也在地质分析方面也有着广泛的应用，包含了对矿石进行快速、准确的检测，对煤炭的灰度、含硫量、含磷量和含氮量等指标的测量和对土壤中重金属元素含量的检测等方面。

4.2 激光诱导击穿光谱技术在地质方面的应用4.2.1 激光诱导击穿光谱技术对土壤中Cr 和Pb元素定量分析2012年，陈金忠等[13]利用激光诱导击穿光谱技术对土壤中Cr 和Pb元素进行了定量分析。

实验采用波长为1064nm，输出能量200mJ，脉冲宽度10ns，重复频率15Hz的Nd:YAG 激光器，激光束用f=100mm的石英透镜聚焦于样品上，焦点位于样品表面以下6mm处。

为保证对样品的激发条件稳定，实验将制备好的圆片形土壤样品固定在由马达带动的以163 rps匀速转动旋转架上。

在大气压力下的Ar环境气氛中形成激光诱导等离子体。

采集光谱时，每个样品激发三次，光谱数据取三次的平均值，通过等离子体原子发射光谱法，以Fe原子谱线为内标、分析线背景为内标和没有内标的3种情况下绘制元素定标曲线，分析结果的精密度和准确度。

结果表明，3 种情况下分析元素Cr的相对标准偏差分别为5.85%、26.48%和33.10%，元素Pb 的相对标准偏差分别为5.42%、22.78%和38.66%，这一试验结果证明了采用内标法可以明显地提高测量精度。

采用Fe 谱线为内标时所得到的元素Cr和Pb的相对检出限分别为3.50×10-3%和57.90×10-3%，满足微量元素分析要求，降低了元素分析的检出限。

2008年，周卫东等[14]利用激光诱导击穿光谱技术对土壤中Cr 和Pb元素进行了定量分析。

实验采用波长为1064nm，最大单脉冲能量200mJ，脉冲宽度10ns，激光工作频率1Hz的Nd:YAG激光器，采用探测波长范围200-500nm的多通道小型光纤光栅光谱仪。