Эмиссионные спектрометры

Лазерно-искровая эмиссионная спектрометрия (ЛИЭС) — один из методов атомно-эмиссионного спектрального анализа, в котором используют спектры плазмы лазерного пробоя (лазерной искры) для анализа твёрдых образцов, жидкостей, газовых сред, взвешенной пыли и аэрозолей. В англоязычной литературе данный метод именуют Laser-Induced Breakdown Spectroscopy или Laser-Induced Plasma Spectroscopy (LIBS или LIPS).
Терминология

В англоязычной литературе с начала 60-х и до конца 2000-х не было устоявшегося термина названия метода: laser spark spectroscopy or laser induced spark spectrocopy, Laser-Induced Plasma Spectroscopy и Laser-Induced Breakdown Spectroscopy. К концу 2000-х в процессе обсуждения терминологии, было выбрано Laser-Induced Breakdown Spectroscopy. В русскоязычной литературе до сих пор отсутствует общепринятое название: Лазерно-искровая эмиссионная спектрометрия, спектроскопия лазерно-индуцированной плазмы, лазерно-атомная эмиссионная спектроскопия.


Лазерный пробой формируют при фокусировке импульсного лазерного излучения на поверхности образца (или в объёме газа). Процесс создания плазмы путём лазерного облучения поверхности образца называют лазерной абляцией.

В настоящее время ЛИЭС бурно развивается в связи с возможностью создания универсальных эмиссионных анализаторов, способных анализировать любые типы образцов на большое количество элементов, с отличным разрешением , и не касаясь самих образцов (удалённых объектов), без какой-либо пробоподготовки (в случае гомогенного химического состава материала), работающих в реальном времени.

В лазерной искре формируется весьма горячая плазма (до 40 тыс. кельвин при концентрации электронов до ~1018 см−3).

Использование фемтосекундных лазерных импульсов (короче 1000 фс) предельно упрощает процесс мгновенного испарения и ионизации вещества без влияния теплопередачи по объёму образца и экранирования лазерного излучения плазмой факела. Эти факторы улучшают воспроизводимость анализа.

Применение ультрафиолетовых лазеров позволяет обеспечить лучшую эффективность и воспроизводимость лазерной абляции и, как следствие, более высокую точность метода,при помощи инфракрасных лазеров.

В практических приложениях наибольшие сложности вызывают проблемы градуировки и не достаточные пределы определения (около 10−3 % с относительной погрешностью 5—10 %). В случаях анализа материалов, представляющих неоднородные смеси веществ (например руд ), необходима трудоёмкая пробоподготовка .

С целью снижения пределов определения иногда используются сдвоенные лазерные импульсы. В идеальном варианте первым коротким ультрафиолетовым импульсом создаётся факел, а вторым, более длинным, инфракрасным импульсом производится дополнительный нагрев плазмы .

Плазму лазерной искры можно использовать не только как источник эмиссионных спектров, но и как атомизатор-ионизатор для масс-спектрометрической регистрации ионов.