它,從火星回來了!外太空也需要的光譜分析技術: LIBS引領你進入從表面到深度的全元素週期表探索冒險

在知名電影中,太空人可於火星上行走或是進行採樣,然而,事實上,目前並沒有任何地球人曾造訪火星,更別說是蓋一棟檢驗分析實驗室了。那我們目前得知這麼多的火星資訊,究竟科學家是如何進行火星表面元素鑑定與分析呢?

今天,讓我們一起了解,連好奇號都在使用的光譜分析儀器-LIBS。

What is LIBS (Laser Induced Breakdown Spectroscopy)?

當高能量雷射光聚焦於待測樣品表面,進行樣品剝蝕,稱之為雷射剝蝕(Laser Ablation)。

LIBS (Laser Induced Breakdown Spectroscopy)技術則是,樣品因受雷射剝蝕而激發物質產生電漿,這時於激發態的離子會放光回到基態。由於不同元素皆有自己的特徵光譜,所以我們可以藉此特性進行週期表上所有元素的鑑定分析。也就是說,C, H, O, N, F等輕元素,LIBS亦可一次性收集訊號。這也是為什麼,我們可以利用LIBS了解火星上的物質成分,甚至可以推測含有機物質的存在。

對事物Curious的好奇號以LIBS分析表面元素外,還能建立岩石的2D/3D影像模型。

一般而言,我們可以利用ICP/ICP-MS進行元素分析,推測樣品整體的元素含量。然而,若是要以此方法對待測物進行一層一層的元素分佈了解,首先,你得先把樣品割成非常小塊(而且還要記得怎麼拼回去),可想而知好奇號不可能在火星上做這件事情。因此,藉由ASI Axiom LA system software,你可對樣品做元素分析外,亦可進行深度、表面元素影像分佈(Image mapping),這可是連ICP/ICP-MS都為之讚嘆的技術呢!

上圖為在火星上被發現的新型岩石The Jake Matijevic rock

除了完成火星任務外,想知道地球人利用LIBS進行哪些材料分析嗎?

誰才是真正的鋼鐵人!? LIBS量測鋼材中的微量碳元素

相較於XRF,LIBS在鋼材上針對微量C的量測,可得到較佳的穩定性。此外,我們可以利用ASI Axiom LA system software,藉由PCA分群,讓你分辨鋼材的種類!

鋰電池爆炸之謎? LIBS於逆向工程中的量測應用

利用ASI LIBS進行電池中的表面元素分佈以及深度分析,從黏著劑(binder)、導電劑(conductive agent)、活性物質,一層一層探討你的材料製程狀態。

別讓分析鹵素阻礙你的製程之路! LIBS量測樣品中氟含量與分佈

在藥品、醫材用品以及塑膠產品中,F含量時常扮演製程中重要的角色,由於F的游離能極高,ICP的Ar電漿無法激發、游離F。

而LIBS則是以雷射剝蝕(LA)樣品,此種方式可產生比ICP更高能量的plasma(約15000-18000K),這也是為什麼可以使用LIBS量測F。

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