A espectroscopia de decomposição induzida por laser (LIBS) é uma ferramenta de análise química rápida. Um poderoso pulso de laser é focado em uma amostra para criar um microplasma. Os espectros de emissão elementar ou molecular desse microplasma podem ser usados ​​para determinar a composição elementar da amostra.

Comparado com a tecnologia mais tradicional, como espectroscopia de absorção atômica e espectroscopia de emissão óptica com plasma indutivamente acoplado (ICP-OES), LIBS tem algumas vantagens exclusivas:sem pré-tratamento de amostra, detecção simultânea de vários elementos, e medições sem contato em tempo real. Essas vantagens o tornam adequado para análises práticas de sólidos, gases, e líquidos.

LIBS e extensões tradicionais

Os sistemas LIBS tradicionais baseados em um laser de pulso de nanossegundos (ns-LIBS) têm algumas desvantagens devido à intensidade da potência do laser, longa duração de pulso, e o efeito de proteção de plasma. Esses problemas afetam adversamente sua reprodutibilidade e relação sinal-ruído. Femtosegundo LIBS (fs-LIBS) pode excluir o efeito de proteção de plasma, uma vez que a duração do pulso ultracurto limita o tempo de interação laser-matéria. O pulso de femtossegundo tem uma densidade de alta potência para que os materiais possam ser ionizados e dissociados com eficácia, levando a uma relação sinal-fundo mais alta e resolução espectral mais precisa.

A espectroscopia de ruptura induzida por filamento (FIBS) combina a técnica LIBS com um filamento de laser de femtossegundo. Um único filamento de laser resulta da interação entre os mecanismos de autofocalização de Kerr e de desfocagem de plasma presentes na propagação de um ultracurto, feixe de alta intensidade em um meio transparente, como o ar atmosférico. O filamento de laser de femtossegundo produz um canal de plasma a laser longo e estável, o que garante a estabilidade da densidade de potência do laser e pode melhorar a estabilidade da medição. Contudo, as densidades de potência e elétrons saturam quando a energia do laser aumenta. Isso é conhecido como efeito de fixação de intensidade do laser, e limita a sensibilidade de detecção de FIBS.

Grade de plasma

Felizmente, o efeito de fixação da intensidade do laser pode ser superado por meio de uma grade de plasma induzida pela interação não linear de vários filamentos de femtossegundos. A densidade de elétrons na grade de plasma provou ser uma ordem de magnitude maior do que em um filamento.

Com base nesse insight, pesquisadores sob a liderança de Heping Zeng na East China Normal University em Xangai recentemente demonstraram uma nova técnica:espectroscopia de degradação induzida por grade de plasma (GIBS). O GIBS pode superar com eficácia as desvantagens do ns-LIBS, fs-LIBS, e FIBS. Com GIBS, a intensidade do sinal é aumentada mais de três vezes e o tempo de vida do plasma induzido pela grade de plasma é aproximadamente o dobro do obtido por FIBS com o mesmo pulso inicial. A análise quantitativa é viável devido à ausência de efeitos de proteção de plasma, o alto poder, e a densidade de elétrons da grade de plasma de femtossegundo.

Zeng observa que a técnica GIBS pode ser uma ferramenta promissora para detectar amostras que são difíceis de derreter, ionizar, ou dissociar, e também pode servir para amostras com matrizes complexas.