LIBS简介

原创最新推荐文章于 2026-11-10 12:15:11 发布 4.9k 阅读 AI写同款

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探索未知：脉冲激光器的光谱之力(LIBS) 激光诱导击穿光谱技术(LIBS)广泛应用于实验室和工业领域的激光分析过程。虹科高性能DPSS被动调Q脉冲激光器，可轻松集成到LIBS设备，是满足LIBS丰富应用的优势选择。阅读详情

AI摘要

LIBS是一种激光光谱分析技术，提供快速、原位的元素分析，尤其适合固体、液体和气体样品。其优点包括快速分析、无需繁琐样品处理，广泛应用于地质、土壤测试等领域。然而，成本高、基体效应和检出限是其挑战。未来研究方向包括核心组件国产化、分析方法创新和与其他技术联用，如LIBRAS系统，结合拉曼光谱以增强分析能力。

什么是LIBS技术？

激光击穿光谱（LIBS）技术：

LIBS的基础是激光烧蚀，即短脉冲激光束去除质量（取样）以进行后续分析的取样过程。烧蚀后的物质在样品表面加热成发光的光学等离子体，通过光谱测量元素和同位素含量。当等离子体冷却时，质量凝结成细气溶胶，可输送至电感耦合等离子体（ICP）进行灵敏和精确的同位素分析。ICP-MS（ICP-MS）是同位素痕量分析的理想选择，尤其是较重的元素。LIBS非常适合分析主要浓度和轻元素，包括O、N、H和卤素。这两种检测方式相辅相成。一项新技术LAMIS（激光烧蚀分子同位素光谱）可以在大气压力下测量激光等离子体中的同位素，除了原子和离子线光谱外，还测量分子发射带光谱。LIBS、LA-ICP-MS和LAMIS联合使用，具有了测量周期图上能够激光烧蚀的每种元素和同位素的能力。from

优缺点介绍

LIBS优缺点技术
与传统的光谱分析手段如电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-AES）、电感耦合等离子体发射质谱法（ ICP-MS）、火花源发射光谱法（ spark- AES）相比较，LIBS具有不可比拟的优势：

（1）分析简便、快速。

（2）无需烦琐的样品前处理过程，避免了样品被污染或损失的可能。

（3）适用于各种形态的固体（导体或非导体）、液体或气体。

（4）对样品尺寸要求不严格，且样品量消耗极低（约0.1μg~0.1mg，通常被称为无损检测）。

（5）可测定难溶解的高硬度材料。

（6）同时进行多元素测定。

（7）原位微区分析空间分辨率可达1~100/m。

（8）可通过光导纤维进行远程分析。

（9）适于恶劣条件（如高温）下进行测定。

（10）适于现场分析。

技术优点：
远距离辐射光接收技术及光纤传感技术的迅速发展使得激光技术对高温、恶劣环境下的非接触分析得以实现，对环境的较好适应性使其成为优秀的原位监测手段，赋予其优异的实用性。凭借着以上优势，LIBS技术在光谱分析领域的舞台上崭露头角。在过去的三十多年中，国际研究者对LIBS的理论基础进行了大量的研究工作。主要集中于高速相机拍摄LIBS等离子体形貌、不同物质时间分辨谱图、LIBS等离子体温度及电子数密度的估算、激光与物质相互作用机理的研究等。LIBS

说说缺点

缺点：虽然近年来LIBS的发展极快，但作为常规分析方法，激光光谱法仍有较多困难需克服：

（1）仪器成本较高，也较为复杂。

（2）难以获得基体完全匹配的标准参考物质。

（3）基体效应大，激光散射背景干扰大。

（4）检出限比传统光谱技术高1~100倍。

（5）准确性、精确性受样品的均匀性及激光器激发特性影响较大。

（6）高能量的激光脉冲对视力的损害较大。

以上就是这次为大家带来的关于LIBS手持式光谱仪LIBS分析法的优缺点分析。

激光制造与仪器设备

laserfair

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LIBS原理图
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相关元素检出限in LIBS

LIBS未来可能的研究方向

LIBS研究方向

便携
专用
核心零部件研制和创新

国家对于国产科学仪器的发展给予了高度的关注和资金支持，而核心零部件性能对于仪器整体性能的提升至关重要。光栅是光谱仪器的核心部件，光栅刻划集精密机械、光学技术于一身。但目前我国光栅、检测器、扫描装置等部件多依赖于进口。因而，积极采用以及自主研发国产部件对于最终成型仪器的商品化上市以及产品的竞争力具有极大的推动作用。优质光电倍增管检测器;光谱分析用多维固体检测器—线阵、面阵式CCD检测器;高刻线密度、高光通量全息光栅;中阶梯闪耀光栅;高强度短弧氙灯-连续光源等，这些国内或较少有自主产品，或相应的质量和性能不及国外产品。最重要的是，仪器成本往往取决于相关部件的成本，若我们仅仅靠装配组装技术，永远无法掌握真正的核心技术，也难于形成有国际竞争力的产品。反过来，LIBS技术的大力发展，不仅对于技术本身有积极意义，对于零部件国产化的进程也具有极大的促进作用。许多业内人士都曾呼吁大家关注仪器核心零部件的研制。在这一点上，我们的LIBS研发团队对此也深有体会

分析方法的创新
只有单纯的谱图，是远远无法满足工业分析需求的。而简单的线性拟合方法，又会受到基质效应等因素的影响。对于分类方法来说，固定不变的参数同样会因为外界基质的变动而在实际应用中产生较大误差。大多数LIBS分析软件依赖于光谱仪的操控，仅仅是获得元素的谱图，而后续再采用第三方软件进行处理;亦或是通过最小化参数的改变来实现定性测定的要求。可以说，没有合适分析方法的LIBS仪器仅仅是硬件的堆积。只有加入分析方法学，统计算法学等，才能够实现LIBS技术的有效应用。这一点也是国外现有LIBS技术的一个共性问题，其操作或过于繁复，或过于简单，用户需要自己考量的部分太多。因此，我们的研发团队在对于分析参数的变动与软件的简化，实现原位物质瞬时定性与快速定量等方面，结合光谱特征谱线识别与标定方法，在整体上完成了自动化实验平台的研发与设计，为整个LIBS实验过程的自动化控制打下了坚实的基础。

5.技术连用
　近年来，由于激光光谱仪器部件的趋同性，技术发展的一大趋势是将之与其他检测技术联用，例如将LIBS多元素检测能力和拉曼技术或荧光技术在分子层面的检测能力相结合，得到更为全面的物质成分信息。我们提出开发兼具原子光谱和分子Raman光谱的LIBRAS(Laser Induced Breakdown Raman Spectroscopy)系统，实现激光光谱仪对样品中元素和物质种类的鉴别和量化，这是分析技术的一次重点跨越，在推进分析测试技术方面将具有革命性的意义。另外，通过与传统富集方法的结合或者是创新的信号增强技术也是目前LIBS 技术研究工作中的一个重要方向。随着网络技术的发展，分析仪器与移动网络和云技术的联用可以对于远距离测试，异地操控等实际应用有极大价值，其潜力亦不可忽视。
　
example：

国家能源技术实验室矿物可持续性团队的项目经理Jessica
Mullen表示，“洛斯阿拉莫斯国家实验室研制的集成化、便携式激光诱导击穿光谱法+拉曼光谱法分析仪最早是该实验室与美国国家航空航天局（NASA）为在火星上使用而合作开发的。在国家能源技术实验室的资助下，研究人员正在探索该技术的更合适用途。通过以新的方式应用现有技术以及将这些技术用于新的用途，国家能源技术实验室及其在学术界、工业界和能源部国家实验室的合作伙伴正在开发传统的燃料资源的新用途，这将激励进行新的环境修复，同时也创造新的就业机会，在这一过程中，为在经济衰退中备受煎熬的煤炭开采地区注入新的活力。”

6.遥测
7.可靠性

from：（撰稿人：四川大学分析仪器研究中心段忆翔教授）以上可能研究方向

行业调研

行业发展LIBS

国内外研究学者

孙兰香
 华科大
重点研究LIBS分析性能的改善新方法、技术和算法，在等离子体光谱增强、物质分类、微区分析及仪器化研究等方面形成研究特色。

（1）理论研究：主要研究激光诱导等离子体发射光谱增强、光谱干扰、自吸收和基体效应问题的解决，进一步改善LIBS定量分析精准度、灵敏度和重复性；

（2）应用研究：致力于推动激光探针快速检测在工业、农业、环保和食品安全等方面的研究，主要包括金属、矿石、土壤、塑料、液体和生物成分的快速检测；

（3）仪器化研究：研究开发系列LIBS仪器设备，开发LIBS光谱分析软件。

https://www.instrument.com.cn/zt/LIBS

https://www.instrument.com.cn/news/20211018/594552.shtml

总结

LIBS技术涉及多个科学领域，如激光-物质相互作用、等离子体物理、原子物理、等离子体化学、光谱学、电光和信号处理。LIBS等离子体是瞬态的，不同于静止的电感耦合等离子体、电弧等离子体或辉光放电等离子体。这一特性决定了将用于其他发射光谱技术的一些工具转移到LIBS上的能力受到一些限制。因此，多年来LIBS的发展与工具开发及其性能的持续改进的进展密切相关。在过去的三十年中，人们进行了大量的研究来提高LIBS的性能。同时，固态激光器、电光探测器和信号处理领域的动态技术被LIBS成功利用。用于多元素分析的LIBS仪器的分析性能现在达到了与经典方法相同甚至更好的水平。

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