La Spectroscopie sur plasma induit par laser
LIBS est une technologie qui engage la spectrométrie d’émission optique à base de laser d’analyser la composition des éléments des différentes matières. Elle date de 1962, quand pour la première fois a été démontré son travail avec laser à rubis. En 1980 Leon Radziemski, David Cremers et autres scientifiques de Laboratoire Nationale Los Alamos (New Mexico, Etats-Unis), ont été les premiers à développer cette utilisation pratique de Spectrométrie d’émission optique de Laser; ce groupe a suggéré l’acronyme LIBS. En bref, LIBS est une sorte de spectroscopie où le laser à impulsion sert de source d’excitation.
La technologie
LIBS opère en concentrant le laser (Q-switched Nd:YAG) sur une petite zone du spécimen ; la durée de l’impulse est autour de 10 nanosecondes, tandis que la densité de puissance peut atteindre 1 GW/cm2, ce qui monte la température du focus au-dessus de 30 000 °C, et procède à l’ablation d’une très petite portion du matériel, dans l’échelle des nanogrammes ou des picogrammes, qui génèrent immédiatement du plasma. Le plasma est une combinaison électroneutrale des atomes, des ions et des électrons. Quand ces ions excités se recombinent avec les électrons, en recréant les atomes de la substance analysée dans un état de faible énergie, les protons sont émis. Et on peut observer des lignes d’émission atomique caractéristiques des éléments, aux longueurs d’ondes 190-1100 nm par rangée.
En utilisant le système optique, l’émission est dirigée dans le spectromètre CCD sensible, qui détecte simultanément les lignes représentatives de tous les éléments qui sont présents dans le substance analysé. Le spectre optique qui en ressort est caractéristique qu’à la substance donnée. L’intensité de la ligne de chaque élément correspond à sa concentration dans la matière analysée.
La palette optique est assez large; il est ainsi possible de sélectionner les lignes non interférantes pour les éléments chimiques d’intérêt, incluant des éléments légers (B, C, Si, Al, P… ). C’est pourquoi LIBS peut être appliquée pour tous les types d’industrie.