تحليل الانبعاث الضوئي بالليزر (LIBS)
مقدمة
تقنية LIBS (Laser-Induced Breakdown Spectroscopy) هي تقنية تحليلية متقدمة تستخدم لدراسة التركيب الكيميائي للمواد. تعتمد هذه التقنية على استخدام شعاع ليزر عالي الطاقة لتوليد بلازما على سطح العينة، مما يؤدي إلى انبعاث الضوء الذي يمكن تحليله لتحديد العناصر الموجودة في العينة. تُستخدم LIBS في مجالات متعددة، مثل علم المواد، التعدين، البيئة، والطب.تقنية LIBS هي أداة قوية لتحليل التركيب الكيميائي للمواد بسرعة ودقة. بفضل إمكانية تحليل مجموعة واسعة من العينات والتطبيقات، تساهم LIBS بشكل كبير في مجالات مختلفة من العلوم والصناعة.
مبدأ عمل الجهاز
إطلاق شعاع الليزر: يتم توجيه شعاع ليزر عالي الطاقة نحو سطح العينة. يكون هذا الشعاع عادةً من نوع ليزر الأرجون أو ليزر الديود.
توليد البلازما: عند اصطدام شعاع الليزر بسطح العينة، يؤدي إلى إحداث تفريغ كهربائي وتوليد بلازما. تتكون البلازما من ذرات مؤينة ومتحمسة.
انبعاث الضوء: عندما يعود النظام إلى حالته العادية، تنبعث الفوتونات من البلازما. هذا الضوء يحتوي على أطوال موجية مرتبطة بالعناصر الموجودة في العينة.
تحليل الطيف: يتم تحليل الضوء المنبعث باستخدام مطياف، حيث يتم فصل الأطوال الموجية المختلفة. يمكن أن يكشف هذا التحليل عن العناصر وتركيزاتها في العينة.
فائدة القياس
توفر LIBS دقة عالية في تحديد العناصر، حتى في تركيزات منخفضة.
يمكن إجراء التحليل في ثوانٍ، مما يجعلها مناسبة للتطبيقات الصناعية.
غالبًا ما يعتبر التحليل غير مُخرِّب، حيث يتطلب كمية صغيرة من المادة.
يمكن استخدام LIBS لتحليل مجموعة متنوعة من المواد، بما في ذلك المعادن، الصخور، البوليمرات، والمركبات العضوية.
شروط التحليل
يجب أن تكون العينة نظيفة وخالية من الشوائب لضمان نتائج دقيقة.
يجب ضبط طاقة الليزر بشكل مناسب لتجنب تلف العينة أو التأثير على النتائج.
أنواع العينات التي يمكن قياسها
المعادن: يمكن تحليل سبائك الحديد، الألمنيوم، النحاس، والنيكل.
اللافلزات: مثل الأكسجين، الكربون، والنيتروجين.
المواد العضوية: يمكن استخدام LIBS في تحليل المركبات العضوية والبوليمرات.
السوائل: يمكن أن تُستخدم أيضًا في تحليل بعض السوائل مثل المياه والمواد الكيميائية.
تحليل النتائج
تحديد العناصر: يتم تحديد العناصر الموجودة في العينة من خلال الأطوال الموجية للضوء المنبعث.
يمكن حساب تركيزات العناصر عن طريق مقارنة شدة الطيف المنبعث مع عينات معيارية.
تحليل النتائج قد يتطلب فهمًا عميقًا للخصائص الكيميائية والفيزيائية للعناصر، وقد يساعد في استنتاج الخصائص الميكانيكية والفيزيائية للمواد.