La espectroscopia de degradación inducida por láser (LIBS) es una herramienta de análisis químico rápido. Un poderoso pulso de láser se enfoca en una muestra para crear un microplasma. Los espectros de emisión elemental o molecular de ese microplasma se pueden usar para determinar la composición elemental de la muestra.

En comparación con la tecnología más tradicional, como espectroscopia de absorción atómica y espectroscopia de emisión óptica de plasma acoplado inductivamente (ICP-OES), LIBS tiene algunas ventajas únicas:sin pretratamiento de la muestra, detección simultánea de varios elementos, y mediciones sin contacto en tiempo real. Estas ventajas lo hacen adecuado para el análisis práctico de sólidos, gases, y líquidos.

LIBS tradicionales y extensiones

Los sistemas LIBS tradicionales basados ​​en un láser de pulso de nanosegundos (ns-LIBS) tienen algunas desventajas debido a la intensidad de la potencia del láser, larga duración del pulso, y el efecto de protección del plasma. Estos problemas afectan negativamente su reproducibilidad y la relación señal / ruido. LIBS de femtosegundo (fs-LIBS) puede excluir el efecto de protección del plasma, ya que la duración del pulso ultracorto limita el tiempo de interacción entre el láser y la materia. El pulso de femtosegundo tiene una alta densidad de potencia, por lo que los materiales se pueden ionizar y disociar de manera efectiva. lo que lleva a una relación señal / fondo más alta y una resolución espectral más precisa.

La espectroscopia de ruptura inducida por filamentos (FIBS) combina la técnica LIBS con un filamento láser de femtosegundos. Un solo filamento láser es el resultado de la interacción entre los mecanismos de autofoco y desenfoque de plasma de Kerr presentes en la propagación de un ultracorto, Haz de alta intensidad en un medio transparente como el aire atmosférico. El filamento láser de femtosegundos produce un canal de plasma láser largo y estable, lo que garantiza la estabilidad de la densidad de potencia del láser y puede mejorar la estabilidad de la medición. Sin embargo, la potencia y las densidades de electrones se saturan cuando aumenta la energía del láser. Esto se conoce como efecto de sujeción de la intensidad del láser, y limita la sensibilidad de detección de FIBS.

Rejilla de plasma

Afortunadamente, el efecto de sujeción de la intensidad del láser se puede superar mediante una rejilla de plasma inducida por la interacción no lineal de múltiples filamentos de femtosegundos. Se ha demostrado que la densidad de electrones en la rejilla de plasma es un orden de magnitud mayor que la de un filamento.

Basado en esa idea, Investigadores bajo la dirección de Heping Zeng en la Universidad Normal del Este de China en Shanghai demostraron recientemente una técnica novedosa:espectroscopía de ruptura inducida por rejilla de plasma (GIBS). GIBS puede superar eficazmente los inconvenientes de ns-LIBS, fs-LIBS, y FIBS. Con GIBS, la intensidad de la señal aumenta más de tres veces y la vida útil del plasma inducida por la rejilla de plasma es aproximadamente el doble de la obtenida por FIBS con el mismo pulso inicial. El análisis cuantitativo es factible debido a la ausencia de efectos de protección del plasma, el alto poder, y la densidad electrónica de la rejilla de plasma de femtosegundos.

Zeng señala que la técnica GIBS podría ser una herramienta prometedora para detectar muestras difíciles de fundir. ionizar, o disociar, y también puede servir para muestras con matrices complejas.