Wat is LIBS
Laser Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) is een analytische techniek die al vele jaren in laboratoria wordt gebruikt. Handheld LIBS-analyzers worden vooral ingezet voor het snel sorteren van metalen in schrootbedrijven en voor het identificeren en analyseren van legeringen in verschillende toepassingen binnen de metaalindustrie.
Hoe werkt LIBS?
Bij een LIBS-analyse wordt een gerichte laserstraal in pulsen op een (materiaal) monster gericht, waardoor een zeer klein beetje materiaal van het oppervlak wordt verwijderd. Het monster wordt tijdens een meting van één seconde duizenden keren door de laserstraal geraakt. Het materiaal wordt verhit tot boven de 10.000 graden Celsius. De temperatuur is zo hoog dat de atomen uiteenvallen en een plasma vormen.
Ondanks deze extreem hoge temperaturen wordt het monster zelf niet heet om aan te raken tijdens de analyse, zodat het veilig in de hand gehouden kan worden tijdens de meting.
Wat gebeurt er binnen de atomen?
Wanneer de laser in pulses het monster raakt, worden de elektronen in de buitenste schillen van de atomen uitgestoten. Omdat de elektronen in de buitenste schillen afgeschermd worden door de elektronen in de binnenste schillen, worden ze niet sterk aangetrokken door de kern.
Dit houdt in dat er minder energie nodig is om elektronen uit de buitenste schillen te verwijderen.
De uitgestoten elektronen creëren een vacuüm, waardoor het atoom instabiel wordt. Wanneer de puls stopt, begint het plasma af te koelen en wordt het vacuüm gevuld door elektronen die uit de buitenste schillen naar binnen vallen. De overtollige energie die vrijkomt wanneer de elektronen tussen twee energieniveaus of schillen bewegen, wordt uitgestraald in de vorm van licht dat specifiek is voor het element.
Voor een typisch metalen monster dat ijzer, mangaan, chroom, nikkel, vanadium, enz. bevat, zendt elk element vele golflengten uit, wat resulteert in een spectrum met duizenden pieken.
De golflengten van het licht worden verzameld via een glasvezelkabel en vervolgens verwerkt door de spectrometer.
Elk element is gekoppeld aan een specifieke spectrale piek. LIBS-spectra zijn vrij complex, met mogelijk honderden of zelfs duizenden lijnen voor elk element.
De concentratie van het element wordt berekend op basis van de intensiteit van de spectrale piek. Vervolgens wordt een geavanceerd algoritme gebruikt om het type monster te identificeren en de concentraties te berekenen.
Waarom voor de handheld LIBS-techniek?
Het is een van de snelste analytische technologieën die vandaag de dag beschikbaar is om metalen legeringen te identificeren en te analyseren.
Het duurt slechts één seconde om vrijwel elke legering te meten, inclusief aluminiumlegeringen. Dit is tot wel 20 keer sneller dan handheld XRF.
Een LIBS-analyzer is bestand tegen zware omstandigheden, omdat de detector meestal wordt beschermd door saffierglas, een van de hardste materialen die tegenwoordig bekend zijn. Zo kun je veilig scherpe en puntige objecten meten, waaronder spanen en snijresten.
Het is ook zeer gebruiksvriendelijk. Richt, schiet en lees het resultaat van het scherm af.
De LIBS-techniek is vrijwel niet-destructief. Na een LIBS-analyse is de kleine brandplek die achterblijft zo klein dat deze moeilijk met het blote oog te zien is.
Vanuit een regulerend en licentieperspectief is er veel minder vereist van de gebruiker dan bijvoorbeeld bij XRF. Meestal zijn er geen dure licenties of tijdrovende trainingen nodig. Het is echter belangrijk om de lokale wetgeving te controleren met betrekking tot zaken zoals het gebruik van veiligheidsbrillen. We raden sterk aan om een veiligheidsbril te dragen bij het gebruik van een laserapparaat van Klasse 3B.
LIBS is een uitstekende tool voor legering identificatie en kan ook een goede chemie leveren wanneer dat nodig is.
