Излучение мощного импульсного лазера фокусируется на образце, удаленном на расстояние от нескольких сантиметров до метра. Для возбуждения спектров достаточно одного лазерного импульса длительностью 10 нс. Высокая температура в фокусе луча приводит к образованию плазмы. Плазма остывает и распадается за время около 1 мкс после импульса, и в течение этого времени возбужденные атомы в плазме испускают свет с определенными длинами волн, характерными для данного элемента. В области 200–980 нм излучают все элементы. Детекторы системы регистрируют сигнал, а прилагаемое программное обеспечение отображает результаты измерений. Аналитическое программное обеспечение включает в себя значительную базу данных для различных атомов, ионов и молекул. Уникальная база данных по различным атомам и молекулам позволяет быстро и точно идентифицировать спектральные линии.
Достоинства метода LIBS:
· оперативность,
· отсутствие необходимости предварительной подготовки проб,
· возможность реализации дистанционного анализа вещества,
· возможность одновременной регистрации очень большого числа различных элементов.
· При анализе твердых материалов к существенному преимуществу можно отнести и очень малое количество вещества, необходимого для анализа за один лазерный импульс, т.к. при средней энергетике лазерного излучения с поверхности испаряются микрограммы вещества (размер анализируемой поверхности образца может составлять величину от 10 мкм до 100 мкм).
Недостатки метода LIBS:
· воспроизводимость ,
· невысокие пределы определения,
· небольшая дальность использования.
Предложены следующие варианты решения первых двух проблем:
Применение ультрафиолетовых лазеров позволяет обеспечить лучшую эффективность и воспроизводимость лазерной абляции и, следовательно, более высокую точность анализа, чем это достижимо при помощи менее сложных и более распространённых инфракрасных лазеров.
С целью снижения пределов можно использовать сдвоенные лазерные импульсы. В идеальном варианте первым коротким ультрафиолетовым импульсом производится лазерная экстракция (создаётся факел), а вторым более длинным инфракрасным импульсом производится дополнительный нагрев плазмы факела.
На результаты измерений с помощью метода LIBS влияют:
- характеристики лазера (длина волны, энергия в импульсе, длительность импульса, изменение энергии от импульса к импульсу)
- физические свойства образца(мишени)
- размер пятна сфокусированного на мишени излучения
- параметры измерительной системы (временная задержка между лазерным импульсом и началом измерений, длительность единичного измерения или, другими словами, время интегрирования сигнала)
- параметры окружающей атмосферы (химический состав и давление)
Было обнаружено, что для получения свободных от эффектов самопоглощения LIBS спектров предпочтительно проводить измерения при значениях давления окружающей среды (для воздуха) в диапазоне 100-500 торр.