SCIAPS LIBS-激光诱导击穿光谱分析仪
LIBS中文含义：激光诱导击穿光谱(Laser Induced Breakdown Spectroscopy)，简称LIBS。1962年美国Brech发表的一篇LIBS论文标志LIBS的诞生，至今已经有53年的发展历史。LIBS技术由于不需要样品准备、无损、快速、原位、多元素分析功能，被称为是“未来的化学分析之星”。但是，同样由于不需要样品准备，导致了其测量不确定度相对较高，测量误差较大(两大瓶颈)。LIBS站在大规模商业应用的大门之前，需要大量的机理、数据处理、应用研究；也许需要和其他设备配合;需要商业化定量测量应用实例来推动技术发展。该技术利用脉冲激光产生的等离子体烧蚀并激发样品（通常为固体）中的物质，并通过光谱仪获取被等离子体激发的原子所发射的光谱，以此来识别样品中的元素组成成分，进而可以进行材料的识别、分类、定性以及定量分析。
LIBS发展历史与现状
近年来LIBSzui引人瞩目的应用是，2012年美国火星探测器携带LIBS登上火星，2014年完成了探测任务，探测发现火星上存在水分等。在中国LIBS技术用于“地沟油”的检测。
关于LIBS学术交流和组织方面，有偶数年举行的国际LIBS会议；EMSLIBS、NASLIBS、ASLIBS等三大国际LIBS团体。随着中国LIBS的迅速发展，2011年在青岛海洋大学组织召开了*届中国LIBS会议，当时只有40多人参会;到了2013年在广州中南理工大学举办的第三届会议，参会人数已经达到了240多人；2014年，在北京清华大学召开了国际LIBS大会，360多人参会；2015年计划在华中科技大学举办亚洲LIBS会议。
LIBS技术发展现状
当前，LIBS研究主要分为等离子体形貌、时间空间演变、等离子体参数估计、激光-样品相互作用、等离子体-环境互相作用等基础研究；硬件结构、采样装置方面的仪器设备研制；定量、定性分析中数据处理方法研究；工业现场在线、离线等的应用研究。所有研究的目的主要是为了提高检测限、提高测量准确度，以及提高测量可重复性。
基础研究方面比较突出的有：(1)美国Purdue University的Hassanein教授建立了HEIGHTS模型对物质烧蚀与等离子体的形成过程进行数值模拟，并利用此模型研究了包括激光参数、环境气体及双脉冲激光等实验参数对等离子体的影响；(2)法国CNRS-Aix Marseille University的J.Hermann等对等离子体的产生及膨胀过程进行建模，找出光谱信号强度、LIBS实验参数与等离子体参数之间的关系，尤其是对非等温等离子体的建模有利于CF-LIBS方法的准确性的提高和更广泛的应用；(3)意大利National Research Council的R.Gaudiuso等利用在金属样品表面添加纳米颗粒的方式，增强了光谱信号的强度；(4)日本Nuclear Science and Engineering Center的Ali Khumaeni等利用微波辅助等离子体技术用于光谱信号的增强。
LIBS分析的数据处理方法研究主要集中在数据预处理与模型校准两方面。数据预处理包括去噪、光谱标准化等方法；模型校准多采用基于PLS的多元统计方法。而中国LIBS数据处理方法研究水平处于世界的前沿。
LIBS有哪些用途?
自从LIBS技术问世以来，该技术就被公认为是一种前景广阔的新技术，将为分析领域带来众多的创新应用。LIBS作为一种新的材料识别及定量分析技术，既可以用于实验室，也可以应用于工业现场的在线检测。其主要特点为：
快速直接分析，几乎不需要样品制备
可以检测几乎所有元素
可以同时分析多种元素
基体形态多样性 - 可以检测几乎所有固态样品
LIBS弥补了传统元素分析方法的不足，尤其在微小区域材料分析、镀层/薄膜分析、缺陷检测、珠宝鉴定、法医证据鉴定、粉末材料分析、合金分析等应用领域优势明显，同时，LIBS还可以广泛适用于地质、煤炭、冶金、制药、环境、科研等不同领域的应用。
除了传统的实验室的应用，LIBS还是为数不多的可以做成手持便携装置的元素分析技术，更是目前为止被认为*可以做在线分析的元素分析技术。这将使分析技术从实验室领域极大地拓展到户外、现场、甚至生产工艺过程中。
LIBS的基础知识
LIBS使用高峰值功率的脉冲激光照射样品，光束聚焦到一个很小的分析点（通常10-400微米直径）。在激光照射的光斑区域，样品中的材料被烧蚀剥离，并在样品上方形成纳米粒子云团。由于激光光束的峰值能量是相当高的，其吸收及多光子电离效应增加了样品上方生成的气体和气溶胶云团的不透明型，即便只是很短暂的激光脉冲激发。由于激光的能量显著地被该云团吸收，等离子体逐渐形成。高能量的等离子体使纳米粒子熔化，将其中的原子激发并且发出光。原子发出的光可以被检测器捕获并记录为光谱，通过对光谱进行分析，即可获得样品中存在何种元素的信息，通过软件算法可以对光谱进行进一步的定性分析（例如材料鉴别，PMI）和定量分析（例如，样品中某一元素的含量）。
检出限和定量分析
LIBS检出限很大程度上取决于被测样品的类型、具体哪些元素、以及仪器的激光器/光谱检测器的选型配置。基于以上原因，LIBS的检出限可以从几ppm一直到%级的范围。在大多数常规应用中，对于绝大多数元素，LIBS检出限可以做到10 ppm到100 ppm。在定量分析中，通过LIBS获得的测量结果的相对标准偏差可以达到3-5%以内，而对于均质材料通常可以到2%以内甚至<1%。
LIBS的产业化过程
LIBS概念自上世纪60年代提出以来，因各种原因，一直以来主要用于科学研究领域。随着技术的不断突破，例如稳定可靠的激光器、高分辨率光谱仪、以及分析软件技术等进展，LIBS的产业化在近十年中有了快速的发展，使其成为可以真正应用于实验室甚至工业现场的实用分析仪器。
