[科普中国]-激光诱导击穿光谱

激光诱导击穿光谱（英语：Laser-induced breakdown spectroscopy，LIBS) 技术通过超短脉冲激光聚焦样品表面形成等离子体，进而对等离子体发射光谱进行分析以确定样品的物质成分及含量。超短脉冲激光聚焦后能量密度较高，可以将任何物态（固态、液态、气态）的样品激发形成等离子体，LIBS技术（原则上）可以分析任何物态的样品，仅受到激光的功率以及摄谱仪&检测器的灵敏度和波长范围的限制。。再者，几乎所有的元素被激发形成等离子体后都会发出特征谱线，因此，LIBS可以分析大多数的元素。如果要分析的材料的成分是已知的，LIBS可用于评估每个构成元素的相对丰度，或监测杂质的存在。在实践中，检测极限是：a）等离子体激发温度的函数，b）光收集窗口，以及c）所观查的过渡谱线的强度。LIBS利用光学发射光谱，并且是该程度非常类似于电弧/火花发射光谱。

简介激光诱导击穿光谱（英语：Laser-induced breakdown spectroscopy，LIBS) 技术通过超短脉冲激光聚焦样品表面形成等离子体，进而对等离子体发射光谱进行分析以确定样品的物质成分及含量。超短脉冲激光聚焦后能量密度较高，可以将任何物态（固态、液态、气态）的样品激发形成等离子体，LIBS技术（原则上）可以分析任何物态的样品，仅受到激光的功率以及摄谱仪&检测器的灵敏度和波长范围的限制。再者，几乎所有的元素被激发形成等离子体后都会发出特征谱线，因此，LIBS可以分析大多数的元素。如果要分析的材料的成分是已知的，LIBS可用于评估每个构成元素的相对丰度，或监测杂质的存在。在实践中，检测极限是：a）等离子体激发温度的函数，b）光收集窗口，以及c）所观查的过渡谱线的强度。LIBS利用光学发射光谱，并且是该程度非常类似于电弧/火花发射光谱。

LIBS在技术上是非常相似的一些其它基于激光的分析技术，共享许多相同的硬件。这些技术是拉曼光谱学的振动光谱技术，激光诱导荧光（LIF）的荧光光谱技术。实际上，现在设备已经被制造成在单个仪器中结合这些技术，允许样品原子的，分子的和结构的特征研究，以给予物理性质的一个更深入的了解。1

硬件构成1064nm Nd:YAG脉冲激光器，脉宽约为10ns，经聚焦后能量密度达到1GW/cm。

光谱仪包括分光部分和光电转换模块。1

拉曼光谱学拉曼光谱学是用来研究晶格及分子的振动模式、旋转模式和在一系统里的其他低频模式的一种分光技术。拉曼散射为一非弹性散射，通常用来做激发的激光范围为可见光、近红外光或者在近紫外光范围附近。激光与系统声子做相互作用，导致最后光子能量增加或减少，而由这些能量的变化可得知声子模式。这和红外光吸收光谱的基本原理相似，但两者所得到的数据结果是互补的。

通常，一个样品被一束激光照射，照射光点被透镜所聚焦且通过分光仪分光。波长靠近激光的波长时为弹性瑞利散射。

自发性的拉曼散射是非常微弱的，并且很难去分开强度相对于拉曼散射高的瑞利散射，使得得到的结果是光谱微弱，导致测定困难。历史上，拉曼分光仪利用多个光栅去达到高度的分光，去除激光，而可得到能量的微小差异。过去，光电倍增管被选择为拉曼散射讯号的侦测计，其需要很久的时间才能得到结果。而现今的技术，带阻滤波器(notch filters) 可有效地去除激光且光谱仪或傅里叶变换光谱仪和电荷耦合元件(CCD) 侦测计的进步，在科学研究中，利用拉曼光谱研究材料特性越来越广泛。

有很多种的拉曼光谱分析，例如表面增强拉曼效应、针尖增强拉曼效应、偏极拉曼光谱等。2

参阅光谱学

拉曼光谱学

激光诱导荧光

激光烧蚀

本词条内容贡献者为:

王沛 - 副教授、副研究员 - 中国科学院工程热物理研究所