Laserinduzierte Plasmaspektroskopie

Funktionsweise der Laserspektralanlyse

Die laserinduzierte Plasmaspektroskopie - kurz LIPS oder LIBS (für engl. laser-induced breakdown spectroscopy) - ist ein laser-spektroskopisches Verfahren, mit dem die chemische Zusammensetzung einer Probe bestimmt werden kann. Durch ihre vergleichsweise einfache Anwendbarkeit ist sie weit verbreitet (u. a. zur schnellen Analyse durch Laser-Handspektrometer von Metallen auf Schrottplätzen). Sie ist eine Variante der Atomemissionsspektrometrie.

Funktionsprinzip

Durch den Beschuss einer Probe mit kurzen Laserimpulsen wird ein kleines Volumen der Probe verdampft und zu einem Plasma ionisiert (Laserablation). Beim Zerfall des Plasmas wird Licht emittiert, das charakteristisch für die enthaltenen Elemente ist. Das Spektrum der Strahlung wird mit einem Spektrometer aufgenommen.

Aus dem Intensitätsspektrum kann die atomare Zusammensetzung der Probe bestimmt werden. Bei zeitaufgelösten Messungen des Spektrums ist es auch möglich, Molekülbanden zu detektieren.

Vorteile gegenüber anderen Analysemethoden

Die laserinduzierte Plasmaspektroskopie benötigt oftmals keine Probenaufbereitung und arbeitet relativ zerstörungsarm. Sie ermöglicht die qualitative und - bei entsprechender Kalibrierung - die quantitative Bestimmung der atomaren Zusammensetzung einer Probe simultan für eine Vielzahl von Elementen.

Nachteile

In der Praxis verursacht die Kalibrierung die größten Schwierigkeiten.

Bei der Analyse von inhomogenen Materialien (z.B. bei Erzen) ist eine aufwendige Probenvorbereitung nötig.

Um die Nachweisgrenze zu verbessern, wird teilweise ein größerer Aufwand beim Messaufbau betrieben. So werden beispielsweise Doppelpuls-Laser verwendet: idealerweise wird dabei mit einem ersten kurzen Impuls von ultraviolettem Licht die Extraktion durchgeführt und mit einem zweiten, längeren das Plasma zusätzlich erwärmt.

Einsatzbereiche

Ein ChemCam genanntes Instrument wird von dem Curiosity-Rover auf dem Mars eingesetzt.