激光誘導擊穿光譜(LIBS)是x射線熒光胆剧、原子吸收和發(fā)射光譜絮姆、質(zhì)譜和中子活化分析等現(xiàn)有分析方法的替代方法醉冤。LIBS通過直接測量樣品燒蝕產(chǎn)生的等離子體發(fā)射來分析樣品，提供一個即時的光譜指紋蚁阳，代表其元素組成；在現(xiàn)代社會中鸽照，LIBS技術廣泛應用于各行業(yè)中的檢測螺捐，其中包括食品行業(yè)矮燎、土壤分析定血、合金分析等等。you秀的分析方法诞外，離不開you秀的激光器設備，昊量光電推出調(diào)Q納秒激光器適用于激光誘導擊穿光譜(LIBS)峡谊、遙感(LIDAR)、光聲成像屏幕修復飛行時間光譜（TOFS)既们、微機械加工等等濒析。
光譜指紋與光譜指紋采集者-LIBS技術與調(diào)Q納秒激光器
激光誘導擊穿光譜(LIBS)是一種成熟的分析原子發(fā)射光譜技術，可用于各種樣品的元素分析脾拆。憑借其精準的檢測水平馒索，廣泛應用于各行各業(yè)，包括食品行業(yè)名船、土壤分析绰上、合金分析等等渠驼。
其原理為LIBS通過直接測量樣品燒蝕產(chǎn)生的等離子體發(fā)射來分析樣品，提供一個即時的光譜指紋迷扇，代表其元素組成百揭。
在2017年，S. Moncayo1[1]等人采用一種基于激光誘導擊破光譜(LIBS)的快速蜓席、低成本的牛奶摻假質(zhì)量控制、溯源和檢測方法厨内。研究了三聚氰胺摻假嬰幼兒奶粉中三聚氰胺含量的定量分析祈秕。討論了利用LIBS技術結(jié)合化學計量分析在食品工業(yè)中進行乳制品質(zhì)量控制的潛在用途渺贤。
在此研究中请毛，LIBS技術使用調(diào)Q Nd:YAG激光器志鞍，工作波長為1064 nm，脈沖持續(xù)時間為4 ns方仿，樣品放置在X-Y-Z手動微量定位器上，用100mm焦距透鏡將激光束聚焦在顆粒表面仙蚜，產(chǎn)生直徑為170μm的光斑此洲。使用光譜儀進行分析，光譜范圍為190 ~ 450 nm(光譜分辨率為0.1 nm)鳍征。激光脈沖能量固定為100 mJ，重復頻率為1 Hz艳丛。激光脈沖后延遲2.5μs獲得LIBS光譜。圖1所示 LIBS光譜檢測了其中所含元素趟紊。
圖1 [1] LIBS定量檢測在230 ~ 450 nm區(qū)域光譜分析
在2017年，Hira Shakeel[2]等人采用標定自由激光誘導擊穿光譜(CF-LIBS)對標準鋁硅合金進行了定量分析霎匈。利用Nd:YAG激光器的基頻(1064nm)產(chǎn)生等離子體戴差，并在3.5us探測器柵極延遲下記錄了發(fā)射光譜。發(fā)射光譜定性分析證實合金中存在Mg铛嘱、Al暖释、Si、Ti球匕、Mn帖烘、Fe亮曹、Ni、Cu秘症、Zn照卦、Sn和Pb乡摹。利用等離子體溫度和各元素的自吸收校正發(fā)射譜線測定了合金中各元素的濃度。
實驗采用調(diào)Q Nd:YAG激光器聪廉，工作波長為1064 nm瞬痘，能量為30-200mJ故慈，脈沖持續(xù)時間為9 ns，重復頻率為10 Hz图云，在樣品表面產(chǎn)生等離子體。激光脈沖能量由Nd: YAG激光系統(tǒng)中的內(nèi)置設備改變竣况，并使用能量計在63%的穩(wěn)定度內(nèi)進行監(jiān)測。圖2所示 LIBS光譜丹泉。
圖2 [2] 合金樣品在230 ~ 290 nm區(qū)域時單脈沖LIBS光譜分析
在2009年情萤，S. Pandhija[3]等人采用激光誘導擊穿光譜(LIBS)和免校準LIBS (CF-LIBS)技術對環(huán)境樣品中Cd、Co摹恨、Pb筋岛、Zn、Cr等有毒重金屬元素進行了檢測和定量晒哄。記錄了不同濃度有毒元素(Cd、Zn)的標準土壤樣品的LIBS光譜寝凌。
實驗裝置由調(diào)Q Nd:YAG激光器柒傻、光譜儀较木、光纖束红符、透鏡、平移臺和計算機組成伐债。采集門延遲為1.5μs预侯，在200-350 nm的光譜范圍內(nèi)記錄了土壤顆粒的LIBS光譜峰锁。圖3所示的LIBS光譜清楚地顯示了大量元素的存在，即Si祖今、Ti校坑、Al千诬、Fe耍目、K、Mg徐绑、Ca邪驮、Cd傲茄、Co毅访、Cr沮榜、Mn喻粹、P、Sn守呜、Sr型酥、V查乒、W弥喉、Na、Pb玛迄、Cu等由境。
圖3[3] 土壤樣品在200 ~ 350 nm區(qū)域的光譜顯示重金屬譜線
LIBS技術通過采集待測樣品的光譜指紋蓖议，分析其元素組成虏杰；you秀的分析方法，離不開you秀的激光器設備勒虾，昊量光電推出調(diào)Q納秒激光器適用但不局限于激光誘導擊穿光譜(LIBS)技術从撼。
下面對納秒激光器產(chǎn)品進行詳細的介紹：
1.Q1激光器
Q1激光器，其中主要特點為重復頻率可調(diào)0-10/20/50Hz钧栖，激光在10Hz脈沖重復率下可產(chǎn)生高達40mJ的脈沖能量低零，在50 Hz脈沖重復頻率下可產(chǎn)生高達10 mJ的脈沖能量。激光器可以配置為分別從 Nd：YLF 或 Nd：YAG 激光晶體發(fā)射1053nm或1064 nm 波長拯杠。Q1激光器搭配H1倍頻器搭配可產(chǎn)生波段為526.5/532nm,351/355nm掏婶，263/266nm,211/213nm單波段光源潭陪。
圖4為Q1激光器與Q1激光器搭配H1倍頻器圖片示例。
由于Nd：YLF晶體的熱特性依溯，在1053 nm處老厌，激光器可以從單次脈沖到zui大脈沖重復率工作，而不會對光束發(fā)散度或輪廓產(chǎn)生顯著變化黎炉。激光束的低發(fā)散度允許使用可選的 H1系列諧波發(fā)生器模塊有效地轉(zhuǎn)換為諧波波長。Q1是一款緊湊慷嗜、節(jié)能淀弹、二極管泵浦、風冷薇溃、調(diào)Q激光器菌赖，專為需要高峰值功率脈沖的廣泛應用而設計。
2.Q2/Q2HE激光器
Q2激光器沐序，其中主要特點:重復頻率固定為10Hz/20Hz/33.3Hz/100Hz/200Hz,激光在10Hz脈沖重復率下可產(chǎn)生高達80mJ的脈沖能量琉用，在100 Hz脈沖重復頻率下可產(chǎn)生高達10 mJ的脈沖能量。Q2激光器搭配Hsmart倍頻器搭配可產(chǎn)生波段為526.5/532nm,351/355nm薄啥，263/266nm,211/213nm單波段光源。
Q2HE激光器垄惧，其中主要特點：重復頻率固定為10Hz/20Hz/50Hz/100Hz,能夠產(chǎn)生比Q2更高的能量刁愿，具有高達120 mJ 脈沖能量和/或高達5 W平均輸出功率的高質(zhì)量激光束到逊。Q2HE激光器搭配H-SMART倍頻器搭配可產(chǎn)生波段為526.5/532nm,351/355nm铣口，263/266nm,211/213nm單波段光源。
圖5為Q2激光器與Q2HE激光器圖片示例觉壶。
Q2系列二極管泵浦脑题，完全風冷，調(diào)Q激光器設計用于需要高峰值功率脈沖的廣泛應用。內(nèi)置同步脈沖發(fā)生器争剿，并具有短腔配置已艰，與標準配置相比，在短腔配置中脈沖持續(xù)時間可以減少50%蚕苇。脈沖能量高達60mj時哩掺，脈沖峰值功率可達30mw以上。
3. Q-Double/Q-Sparkle/Q-Shift激光器
Q-Double激光器涩笤，它的主要特點為：產(chǎn)生具有可變時間間隔的兩個脈沖嚼吞。它的目標應用是PIV(粒子圖像測速)蹬碧，LIBS(激光誘導擊穿光譜)舱禽。在10 Hz脈沖重復頻率下，激光器的總脈沖能量可配置為高達160 mJ锰茉，在100 Hz重復頻率下產(chǎn)生高達40 mJ的脈沖能量。脈沖持續(xù)時間為 5-10 ns片吊，時間間隔10 ns – 100 ms绽昏。Q-DOUBLE兼容H-SMART倍頻器。
圖6為Q-Double激光器與Q-Double激光器部分參數(shù)圖片示例俏脊。
Q-Sparkle激光器全谤，它的主要特點為：專為需要亞納秒或納秒脈沖應用而設計，在1064 nm處高達 20 mJ 的脈沖能量认然，高達 20 MW 的峰值功率。
其中卷员，無Q-開關 Q-SPARK 版本可配置為產(chǎn)生短至750 ps且脈沖能量超過5 mJ的脈沖。E-O Q開關版本可提供高達20 mJ的激光腾务，通過內(nèi)置Web服務器通過以太網(wǎng)端口進行監(jiān)控和控制毕骡。提供API以與用戶設備集成。
圖7為Q-Sparkle激光器與Q-Sparkle激光器部分參數(shù)圖片示例岩瘦。
Q-Shift激光器,它的主要特點為：Q-SHIFT是一系列調(diào)Q激光器未巫，具有內(nèi)置的非線性波長轉(zhuǎn)換臺，可以產(chǎn)生傳統(tǒng)固態(tài)激光器無法獲得的波長启昧。
圖8為Q-Shift激光器1163nm波段與1177nm波段部分參數(shù)圖片示例。
圖9為Q-Shift激光器1300nm波段與1377nm波段部分參數(shù)圖片示例密末。
圖10為Q-Shift激光器1551±1nm波段與1571±1nm波段部分參數(shù)圖片示例握爷。
當Q-SHIFT激光器與我們的可連接SHG或獨立的H-SMART諧波發(fā)生器結(jié)合使用時严里，可提供可見波長（藍色饼拍，黃色和紅色）的高峰值強度脈沖√锾浚可產(chǎn)生波段為581.5/588.5nm,388/392nm,291/294nm;650/658.5nm,433/439nm,325/329nm;775.5/785.5nm;517/524nm;388/393nm。
4. Q-tune/Q-tune G/Q-tune HR/Q-tune IR激光器
Q-TUNE系列激光器教硫，它的主要特點為使用光學參量振蕩器（OPO）產(chǎn)生可調(diào)波長辆布，線寬窄至6 cm-1瞬矩。可選的二次諧波發(fā)生器將調(diào)諧范圍擴展到 210-410 nm锋玲，線寬窄至12 cm-1景用。所有激光電子設備都集成到Q-TUNE的外殼中，唯yi的外部模塊是電源適配器，提供12 VDC, 20 - 50 W功率(取決于型號)伞插。
除了可調(diào)諧的波長輸出外媚污，Q-TUNE還提供旁路端口舀瓢，用于訪問泵浦激光束『拿溃可根據(jù)要求提供的可選擴展，用于監(jiān)測OPO波長和線寬的緊湊型光譜儀商架。
表2為Q-Shift激光器1551±1nm波段與1571±1nm波段部分參數(shù)示例堰怨。
Q-tune | Q-tune G | Q-tune HR | Q-tune IR | |
Wavelength,nm OPO SH extension | 410-2300nm 210-410nm | 680-2300nm | 750-1800nm 1600-3200nm | 1380-4500nm |
Build-in pump laser wavelength | 1064 or 1053 nm | 1064 or 1053 nm | 1064 or 1053 nm | 1064 or 1053 nm |
Pulse repetition rate | 10 Hz、33Hz蛇摸、100Hz | 10 Hz备图、33Hz皇型、100Hz | 1-10 kHz、10-100kHz | 10 Hz弃鸦、33Hz绞吁、100Hz |
Pulse energy | ＞8 mJ | ＞2 mJ | ＞50 uJ | ＞1 mJ |
Pulse duration | < 5 ns | < 4 ns | 5-7 ns | 3-4 ns |
5.調(diào)Q納秒激光器的獨特優(yōu)勢
昊量光電推出Nd:YAG和Nd:YLF風冷唬格、無水調(diào)Q納秒激光器家破，可以在平均功率高達5 W的情況下產(chǎn)生每脈沖能量高達120 mJ的納秒脈沖。氣冷购岗、無水且經(jīng)濟高效的解決方案，適用于廣泛的應用喊积，包括LIBS烹困、LIDAR、TOFS乾吻、微機械加工等髓梅。
應用領域包括：
激光誘導熒光(LIBS)
激光打標激光燒蝕
光聲成像屏幕修復飛行時間光譜(TOFS)
光致發(fā)光(LIF)
閃光光解質(zhì)譜激光解離(MALDI)
激光脈沖沉積(PLD)
遙感(LIDAR)
參考文獻
[1] Moncayo S, Manzoor S, Rosales J D, et al. Qualitative and quantitative analysis of milk for the detection of adulteration by Laser Induced Breakdown spectroscopy (LIBS)[J]. Food chemistry, 2017, 232: 322-328.
[2]Shakeel H, Haq S U, Aisha G, et al. Quantitative analysis of Al-Si alloy using calibration free laser induced breakdown spectroscopy (CF-LIBS)[J]. Physics of Plasmas, 2017, 24(6).
[3] Pandhija S, Rai N K, Rai A K, et al. Contaminant concentration in environmental samples using LIBS and CF-LIBS[J]. Applied Physics B, 2010, 98: 231-241.
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