در صنایع مدرن، شناسایی سریع و دقیق ترکیب شیمیایی فلزات و آلیاژها اهمیت بالایی دارد. کنترل کیفیت محصولات، تشخیص نوع آلیاژ در فرآیند بازیافت و حتی تحقیقات علمی، همگی نیازمند ابزارهایی هستند که بتوانند در کوتاه ترین زمان ممکن اطلاعات کاملی درباره ساختار مواد ارائه دهند. یکی از فناوری های نوین در این زمینه، روش LIBS (Laser-Induced Breakdown Spectroscopy) است که به عنوان یک تکنیک پیشرفته برای آنالیز فلزات شناخته می شود.
دستگاه آنالیز فلز LIBS با استفاده از لیزر پرقدرت، سطح ماده را برانگیخته کرده و پلاسما تولید می کند. نور گسیل شده از این پلاسما حاوی اطلاعات دقیقی از عناصر موجود در ماده است. با تجزیه و تحلیل این نور به کمک آشکارسازهای نوری، می توان نوع و مقدار عناصر تشکیل دهنده ماده را به دست آورد.
مزیت بزرگ این روش، سرعت بالا، دقت مناسب و توانایی شناسایی عناصر سبک مانند لیتیم (Li)، بریلیم (Be)، بور (B) و کربن (C) است که در بسیاری از روش های دیگر مانند XRF قابل شناسایی دقیق نیستند.
انتخاب و خرید یک دستگاه آنالیز فلز LIBS نیازمند بررسی دقیق نیازهای صنعتی و تحقیقاتی است، که مجموعه کاوشکاران در ارائه مشاوره تخصصی در این زمینه تجربه دارد. این دستگاه ها در مدل های مختلف و با قابلیت های متنوع توسط برندهای معتبر جهانی عرضه می شوند. هنگام خرید باید به چند نکته کلیدی توجه شود:
اگر هدف کنترل کیفیت در خط تولید باشد، مدل های پرتابل و سریع مناسب هستند. اما برای تحقیقات دانشگاهی یا آزمایشگاهی، دستگاه های رومیزی با دقت بالاتر پیشنهاد می شوند.
برخی مدل ها توانایی شناسایی عناصر سبک را دارند و برخی دیگر بیشتر روی فلزات سنگین تمرکز می کنند.
بسته به پروژه، زمان پاسخ دستگاه اهمیت دارد. برخی مدل ها در کمتر از یک ثانیه نتیجه می دهند.
مدل های پرتابل LIBS برای بازرسی میدانی و استفاده در محیط های صنعتی بسیار کاربردی اند.
دستگاه باید مجهز به نرم افزار پیشرفته برای تحلیل داده ها، ذخیره سازی و گزارش دهی باشد.
جدول زیر نمونه ای از معیارهای خرید را نشان می دهد. شما در این جدول با انواع این دستگاه، محدوده عناصر، سرعت تحلیل و … آشنا می شوید. با مطالعه این جدول می توانید انتخاب مناسب تر و هوشمندانه ای داشته باشید.
| معیار انتخاب | توضیحات |
| نوع دستگاه | پرتابل یا رومیزی |
| محدوده عناصر | سبک (Li, B, C) تا سنگین (U) |
| سرعت تحلیل | کمتر از ۱ ثانیه تا چند ثانیه |
| دقت اندازه گیری | ppm تا درصد وزنی |
| قابلیت ذخیره سازی | حافظه داخلی، Wi-Fi، USB |
| قیمت تقریبی | بسته به مدل و برند متغیر است |
در نهایت، خرید دستگاه آنالیز فلز LIBS یک سرمایه گذاری استراتژیک است که می تواند کیفیت محصولات را افزایش دهد و هزینه های آزمون های سنتی را کاهش دهد.
کاربرد و کارایی دستگاه آنالیز فلز LIBS بسیار متنوع است و تقریباً در هر صنعتی که نیاز به شناسایی سریع و دقیق ترکیبات وجود دارد، می توان از آن بهره برد.
مزیت مهم LIBS این است که علاوه بر سرعت بالا، می تواند عناصر سبک را نیز شناسایی کند؛ موضوعی که در فناوری های دیگر مانند XRF محدودیت دارد. همین ویژگی باعث شده این دستگاه در پروژه های پیشرفته مانند توسعه باتری های لیتیومی یا صنایع نوین انرژی کاربرد گسترده ای داشته باشد.
طیف سنجی فروشکست القایی لیزری (Laser-Induced Breakdown Spectroscopy) که به اختصار LIBS نامیده می شود، اساس عملکرد تمامی دستگاه های آنالیز فلز LIBS را تشکیل می دهد. در این تکنیک، یک پالس لیزری پرقدرت به سطح ماده تابانده می شود. انرژی لیزر آن قدر بالاست که باعث تبخیر بخشی از نمونه و ایجاد پلاسما می شود.
این پلاسما شامل اتم ها و یون های برانگیخته ای است که در هنگام بازگشت به حالت پایدار، نور ساطع می کنند. این نور شامل طول موج های مشخصی است که مانند «اثر انگشت طیفی» هر عنصر عمل می کند. دستگاه LIBS با تحلیل این طول موج ها می تواند نوع و مقدار عناصر موجود در نمونه را تعیین کند.
مدل های مختلف دستگاه آنالیز فلز LIBS بر اساس همین اصل کار می کنند اما در طراحی، نوع لیزر، آشکارساز و نرم افزار تحلیل داده با هم تفاوت دارند. برخی مدل ها رومیزی (Bench-top) هستند که برای آزمایشگاه ها و تحقیقات علمی به کار می روند و دقت بسیار بالایی دارند. برخی دیگر پرتابل (Handheld/Portable) هستند که امکان آنالیز سریع در محیط های صنعتی، خطوط تولید و حتی عملیات میدانی را فراهم می کنند.
برای درک بهتر نحوه عملکرد دستگاه آنالیز فلز LIBS باید با فیزیک پدیده ی تابش پلاسما آشنا شویم. هنگامی که لیزر به سطح ماده برخورد می کند، دمای نقطه ی برخورد به هزاران درجه سانتی گراد می رسد. در این شرایط، اتم ها و مولکول های موجود در نمونه برانگیخته و یونیزه می شوند و یک ابر پلاسما تشکیل می دهند.
این پلاسما بسیار ناپایدار است و در کسری از ثانیه فروکش می کند. اما در همین مدت کوتاه، پرتوهای نوری در گستره ی وسیعی از طول موج ها گسیل می کند. این تابش ها شامل خطوط نشری هستند که مخصوص هر عنصر شیمیایی اند.
دستگاه های LIBS با استفاده از طیف سنج های نوری پیشرفته (Optical Spectrometers) و آشکارسازهای حساس CCD یا ICCD این تابش ها را ثبت می کنند. سپس نرم افزار پردازش طیف، این داده ها را به نتایج کمی و کیفی تبدیل می کند.
در واقع، تفاوت اصلی مدل های مختلف دستگاه LIBS در کیفیت ثبت تابش پلاسما و دقت نرم افزار پردازشی است. دستگاه های پرتابل معمولاً برای سرعت بیشتر طراحی می شوند، در حالی که دستگاه های رومیزی آزمایشگاهی تمرکز بیشتری روی دقت و وضوح طیف دارند.
دستگاه آنالیز فلز LIBS به عنوان یکی از فناوری های پیشرفته طیف سنجی، توانسته تحولی بزرگ در حوزه آنالیز مواد ایجاد کند. این دستگاه با ترکیب سرعت، دقت و قابلیت پرتابل بودن، ابزاری ضروری برای صنایع حساس و پژوهش های علمی است.
اگرچه هزینه اولیه خرید دستگاه LIBS نسبتاً بالا است و نیاز به اپراتور آموزش دیده وجود دارد، اما مزایای آن مانند شناسایی عناصر سبک، سرعت فوق العاده و غیرمخرب بودن، باعث می شود که سرمایه گذاری روی این فناوری کاملاً مقرون به صرفه باشد.
