Laser-induced breakdown spectroscopy: una tecnica di spettroscopia di emissione atomica
Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) è una tecnica avanzata che consente un’analisi chimica quantitativa e qualitativa di materiali solidi, liquidi o gassosi. Utilizzando impulsi laser ad alta energia, questa tecnica eccita otticamente il campione, generando un plasma che emette “firme spettrali” relative alla sua composizione chimica.
Interazioni laser-materia
Le interazioni laser-materia sono governate dalla meccanica quantistica, con gli elettroni che raggiungono stati di energia superiore assorbendo fotoni e poi emettendoli durante il decadimento. Queste emissioni, con diverse lunghezze d’onda, costituiscono le linee di emissione spettrale visibili attraverso la LIBS.
Formazione del plasma e spettri di emissione
Il plasma generato dall’interazione laser-campione emette luce costituita da linee discrete e bande che forniscono informazioni sulla composizione del campione. Da osservazioni dirette dei livelli energetici, è possibile l’analisi quantitativa degli elementi presenti.
Determinazione dei parametri del plasma
Le caratteristiche delle linee spettrali dipendono dall’ambiente in cui gli atomi emettono la luce. In presenza di campi elettrici, questi parametri possono variare, incluso l’effetto Stark che separa le linee spettrali, fornendo informazioni sulla temperatura e densità del plasma.
Emissione continua e componenti della LIBS
L’emissione continua, causata da processi come la ricombinazione e la radiazione di frenamento, può nascondere le linee di emissione atomiche, ma l’analisi accurata nelle fasi iniziali del plasma permette di acquisire informazioni utili.
Applicazioni della LIBS
La tecnica LIBS coinvolge l’uso di un laser pulsato ad alta energia, uno spettrometro per diffrangere la luce raccolta e dispositivi di rilevamento. Questi strumenti sono fondamentali per ottenere analisi qualitative e quantitative dettagliate.
In conclusione, la Laser-Induced Breakdown Spectroscopy è una tecnica analitica avanzata che offre un’ampia gamma di applicazioni, dalla valutazione remota dei materiali nelle centrali nucleari all’analisi geologica nello spazio. Grazie alla sua capacità di fornire informazioni dettagliate sulla composizione chimica dei materiali, la LIBS gioca un ruolo cruciale in vari settori scientifici e applicazioni industriali.