LIBS ist die Abkürzung für Laser Induced Breakdown Spectroscopy (Laserinduzierte Plasmaspektroskopie). Das klingt gut, aber wie funktioniert es eigentlich?
Kurz gesagt, arbeitet die LIBS-Technologie hinter der Micral™-Lösung zur Elementanalyse mit einem Hochenergie-Pulslaser, der Laserimpulse auf die Oberfläche der Probe richtet. Jeder Laserimpuls ist stark genug, um die Probe zu ionisieren, sie also von der festen Phase in die flüssige und schließlich in die Plasmaphase aufzubrechen. Ein UV-Spektrometer ermittelt die Signalstärke jedes Elements in der Plasmaphase und liefert so exakte Daten über die Mineralkonzentration in der Probe.
Der Prozess vom Laserimpuls bis zur Plasmaemission dauert etwa eine Mikrosekunde und für eine einzige Probenmessung werden 6000 Laserimpulse auf die Probe abgegeben.
Vom Plasma zu den Daten
Das durch den Laserimpuls induzierte Plasma emittiert eine bestimmte Strahlung, wobei jedes Element im Periodensystem seine eigene, einzigartige Strahlungscharakteristik in Form von Emissionslinien aufweist. Der erste Näherungswert ergibt sich aus der Stärke der Emissionslinie in Proportion zur Konzentration des Elementes in der Probe. Beispielsweise führt eine hohe Kalziumkonzentration in der Probe zu starken Emissionslinien, während eine geringe Konzentration von Kalzium schwache Emissionslinien erzeugt. In der folgenden Abbildung ist das Signal im Verhältnis zur Wellenlänge für eine LIBS-Messung von Grassilage dargestellt. Einige bekannte Emissionslinien von Elementen sind hervorgehoben.
Der Micral™ LIBS-Analysator übersetzt diese Spektren in verwendbare Daten, die die Mineralkonzentration in jeder Probe mit Hilfe von mathematischen Algorithmen bestimmen.
Hohe Genauigkeit durch Pressen und Versengen gewährleistet
Vor der Analyse wird jede Probe zu einem Pellet verpresst. Die Pelletierung verbessert die Aussagekraft des erzeugten Spektrums, weil für die LIBS-Messung eine flache und harte Oberfläche erforderlich ist. Wenn die Oberfläche nicht flach ist, beeinträchtigt dies die Qualität des Spektrums erheblich, weil die Messung nicht immer im Fokus des Laserstrahls erfolgt. Und wäre die Oberfläche nicht hart, würde die Sprengkraft der Leaserablation zu einer unebenen Probenoberfläche führen.
Nach der Pelletierung werden die Proben geglüht. Das Versengen (Searing) verbessert die Stärke der Emissionslinien der Elemente und erhöht so das Quantifizierungsniveau. Darüber hinaus wird durch das Versengen der Effekt der Probenmatrix verringert, was die Genauigkeit der Vorhersagemodelle verbessert.
Präzisions-Pulse-Laser-Technologie
Der Pulslaser erzeugt ein hohes Energiefeld, das durch eine Fokussierungslinse, die das Licht intensiviert, auf die Probe abgegeben wird. Die Bestrahlungsstärke an der Probenoberfläche ist bei jedem Laserimpuls hoch genug, um die Probe zu ionisieren und damit ein Plasma zu erzeugen. Die Strahlung des Plasma wird vom Spektrometer erfasst.
Der Laser hat eine Wiederholungsrate von 200 Impulsen pro Sekunde und das Spektrometer sammelt Teilscans für 30 Sekunden. Die Teilscans werden zu einem endgültigen Probenscan gemittelt – nach Aussortieren der Fehlscans.
Der LIBS Vorteil - schnelle, sichere und genaue Elementanalyse
Die derzeitigen Verfahren zur Elementanalyse sind zeitaufwändig. Sie erfordern viele Schritte und geschulte Mitarbeiter sowie moderne Laboreinrichtungen mit Abzugshauben und verlangen den Einsatz gefährlicher Chemikalien und teurer Gase. Die Micral™ LIBS-Lösung verändert diese Bedingungen vollkommen, indem die Testkapazität drastisch beschleunigt und die LIBS-Technologie für vielbeschäftigte Labore anwendbar wird, um die Zeiten bis zum Vorliegen der Ergebnisse zu verkürzen und die Elementanalyse zu erweitern.
- Valide Ergebnisse für 12 Schlüsselelemente wie Kalzium, Magnesium, Phosphor und andere innerhalb von nur drei Minuten bei getrockneten und vermahlenen Proben.
- Die einfache Bedienung ermöglicht es jedem Labormitarbeiter, valide Tests ohne spezielle Schulung durchzuführen.
- Für die Probenvorbereitung und für die Messungen sind weder Chemikalien noch Verbrauchsartikel erforderlich.
- Inklusive Autosampler für unbeaufsichtigte Analysen und noch größeren Durchsatz.
