LIBS光譜儀的特色及其未來

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發佈：2014-11-05, 週三

雷射是種具備高品質的電磁能量，使用雷射的測量工具，具備非接觸性量測、高度彈性、高速，等等的優點。而利用雷射使物質激發出輻射，進而量測其光譜構成，並拿來分析物質組成或者物理特性，是近幾年越來越熱門的技術。1999年的諾貝爾獎得主，A. Zerwail，便是這個領域的先驅。而雷射誘發解離光譜法 (LIBS, Laser-induced Laser-induced breakdown spectroscopy)，以及光譜儀，也成為儀器製造商的重要產品。

現有應用雷射激發出輻射的相關的技術包含：光達 (LiDAR, Light Detection And Ranging)、雷射誘發螢光 (LIF, Laser-induced Fluorescence)、 反史托克拉曼散射光譜法 (CARS, Coherent Antistokes Raman Spectroscopy)等等。由於雷射頻率可調整的特性，這種方法對於待測物的原子或分子，具有高選擇性的特色。若是在同時間，要同步檢測不同的物質特性，應用雷射的方法，也是所有方法中最精簡的。此外，因為雷射的亮度高，能夠提量測高感度，並進一步追蹤量測過程，物質的變化。

綜合以上的特性，我們可以知道，LIBS 光譜法適用於基礎科學研究，並且具有以下優點：

  • 非接觸性的量測特性，可以用在檢測包覆物體的內部、監測大氣中的有害物質、物質燃燒、氧化過程的變化、以及生產線製程監控，生產物料檢驗，等等這些新的量測領域。
  • 飛秒 (femtosecond) 等級的雷射脈衝光束，可以進一步觀察化學反應的過程，等於從照相機的時代，演進到攝影機的時代。
  • 另外，因為雷射已經直接解離了待測物，成為電漿 (Plasma)，樣品前處理便不需要了。

當然，LIBS 雷射誘發解離光譜儀的優點也是兩面刃，這個技術比較難的部份，便是雷射的頻率及能量控制。該用什麼頻率的雷射偵測一個未知的待測物，該用什麼能量能將待測物解離成恰到好處的電漿，是未來研發這類儀器設備的重點。我們也期待上述LIBS光譜儀的優點，在未來也能被應用在工廠的生產品管 (QA) 上。