激光誘導擊穿光譜的基本原理

 在如此之高的激光功率密度作用下，被測材料表面就會有幾微克的物質被噴射出來，這個過程通常被稱為激光剝離，同時材料表面還會產生壽命很短但亮度很高的等離子體，其瞬間溫度可達10,000℃。在這個熱等離子體中，噴射出來的物質離解成激發態的原子和離子。在激光脈沖結束后，由于等離子體以超音速向向外擴展所以迅速地冷卻下來。在這段時間內，處于激發態的原子和離子從高能態躍遷到低能態，并發射出具有特定波長的光輻射。用高靈敏度的光譜儀對這些光輻射進行探測和光譜分析分析，就可以得到被測材料的元素構成信息。

在測量時要使用帶門控的探測器來記錄激光脈沖延遲一段時間后所產生的激光等離子體的光輻射，這是由于只有在等離子體已經膨脹并開始冷卻時才會出現原子或者離子的特征輻射譜線。從下面的光譜圖中展示了在不同的探測器采樣時間延遲下得到的锝的特征輻射譜線，從中可以看出在快門延遲10微秒時得到的譜線強度大。?LIBS的測量性和精度分別優于10％和5％。
 

對任何材料的真正無損檢測

遠程分析能力

無需樣品預處理

LIBS技術可以直接對材料進行分析，而不需要對材料做任何預處理。 但如果樣品表面涂覆有其他物質（比如氧化的或者涂層的鋼材）時，則要用激光先把樣品表面的涂層清理干凈，把下面的被測材料暴露出來，才能對樣品做分析。激光清除過程的效率取決于所要清除的材料種類以及所激光能量。通常對于幾百微米厚的氧化物、油污或者涂層，使用一個小巧的低功率激光器就可以很快清除干凈。此外，激光等離子體產生的超聲震波對去除半流體或者粘滯性污物有非常好的效果。例如，利用 LIBS技術可以分析表面裹有幾厘米厚的氫氧化鎂礦泥的金屬。

定量分析微量元素 
對LIBS系統進行定標后就可以對基體材料中的微量元素進行定量分析，比如分析鋼材中的鉻、鋁合金中的鎂、玻璃中的鐵、硫酸銅中的銅等。定標時要使用經過鑒定的樣品材料，這個樣品材料與被測材料具有相同的基體，但含有不同含量的被分析元素。在分析時通常采用所謂的“內部標準化”的過程，即把被分析元素的譜線強度和基體材料的譜線強度進行比較，這樣就可以減少由于激光的脈沖 - 脈沖能量不一致性所導致的等離子體條件變化對測量結果的影響。要想得到好的分析結果就要對LIBS的硬件進行仔細的設計并采用合適的測量方法。LIBS系統測量的靈敏度與許多因素有關：被分析物和基體材料的結合方式， LIBS系統和被測樣品的距離，以及是否需要遙測等。LIBS系統測量結果的正確性可優于10% ，精度可優于5%。不同元素的典型檢測限請參閱下面的元素周期表。

測量速度快、非接觸測量

分層結構和表面涂層的深度輪廓分析 
由于激光可以以一種可控的方式來清除表面涂層，因此分層結構的深度輪廓分析可以用LIBS技術來進行。 在激光不斷“鉆入”到被測材料中的同時用光譜儀對其產生的光輻射進行光譜測量，就可以得到被測材料的構成成分元素隨深度變化的函數。通常這一技術只能用于那些在典型LIBS系統中激光器的參數下比較容易去除的材料。比如在鋼材上鋅鍍的過程控制中的成分分析，探測油漆中的重金屬（鉛、鈾、钚等），檢測混凝土的成分污染等。

激光誘導擊穿光譜應用 
● 材料的遠程無損分析，定性和識別 
● 危險材料 ( 高溫、放射性、化學毒性材料 ) 的遠程探測和元素分析 
● 存儲容器的放射性污染的現場檢測 ( 玻璃化的高等級廢料、中間級廢料 ) 
● 不易接近環境中鋼材的現場成分分析 ( 核反應堆壓力容器等 ) 
● 廢料回收過程中快速鑒別金屬和合金 
● 關鍵部件在制造和裝配過程中的金屬鑒定（ Positive Metal Identification ） 
● 對液態金屬和合金進行過程控制時的在線成分分析 ( 如鋼中的碳、硅、磷等含量的測定 ) 
● 對液態玻璃進行過程控制時的在線成分分析 ( 如鐵、鉛等含量的測定 ) 
● 對淹沒在水中的材料進行現場識別 ( 如金屬、合金、陶瓷、礦物質、放射性材料等 ) 
● 對物體表面涂層的深度輪廓分析和成分分析 ( 如電鍍鋼、塑料膜層、油漆中的重金屬等 ) 
● 空氣中微粒的在線監測 ( 如煙囪排放監測 ) 
● 復雜形狀物體的成分分析