Laserinduzierte Plasmaspektroskopie

Die laserinduzierte Plasmaspektroskopie oder "Laser-Induced Breakdown Spectroscopy" (LIBS) stellt eine schnelle und berührungslose Messmethode zur Elementanalyse von festen, flüssigen oder gasförmigen Stoffen unter normalen Umgebungsbedingungen ohne besondere Probenvorbereitung dar. Wird ein gepulster Laser auf eine Probe fokussiert und liegt dabei die Laserintensität über einem bestimmten Grenzwert, verdampft Material – typischerweise im Nano- bis Mikrogrammbereich. Durch die weitere Lichtabsorption des energiereichen Laserpulses erhitzt sich die Mikrowolke auf über 10 000°C, und es entsteht in Folge ein Mikro-Plasma – ein gasförmiges Gemisch aus Ionen, Elektronen und angeregten neutralen Atomen – an der Probenoberfläche. Die angeregten Atome und Ionen im Plasma strahlen ein charakteristisches optisches Spektrum ("Fingerprint"-Emissionsspektrum) ab, das über eine schnelle spektroskopische Analyse nicht nur eine qualitative sondern auch je nach Auswerteverfahren eine quantitative Analyse der Elementzusammensetzung des untersuchten Materials erlaubt. Mit diesem Verfahren ist es im Prinzip möglich, alle Elemente des Periodensystems nachzuweisen, sofern das element-spezifische Emissions­spektrum bekannt ist.

(Übersichtsartikel GIT Labor-Fachzeitschrift, Wiley-VCH Verlag, 9/2012)

Vorteile

• Schnell
• Berührungslos
• Geringer Probenabtrag
• Keine Probenvorbereitung erforderlich
• Kein Vakuum notwendig 

Eingesetzte Auswertemethoden

• Multiple lineare Regression
• Hauptkomponentenanalyse (PCA-LIBS)
• PCA-LIBS in einem neuronalen Netzwerk
• Kalibrationsfreie Verfahren (CF-LIBS)

Unsere Anwendungen

• "Element-Mapping" topographischer Oberflächen
• Schnelles Sortierverfahren im Recycling-Bereich
• Analyse von Legierungen zur Qualitätskontrolle
• Legierungsbestimmung archäologischer Fundstücke von ca. 200 n.Chr.
  (Video)
• Elementanalyse bei der Mikrostrukturierung dünner Schichtsysteme
• Simultane Elementanalyse bei kontrollierten Beschichtungsprozessen