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Viernes 16 de febrero de 2018

Weekly Tip INAMAT: Análisis de la composición de materiales mediante la técnica LIBS

Por José Antonio Aguilera y Carlos Aragón

 

La técnica LIBS (Laser-Induced Breakdown Spectroscopy) se basa en el análisis espectroscópico del plasma que se forma al enfocar un láser de potencia pulsado en una muestra. Este plasma evoluciona en el tiempo debido a un proceso de expansión y enfriamiento de corta duración, del orden de unas decenasde microsegundos.
 

 

 

 

Durante su existencia, debido a su alta temperatura, del orden de 10 000 K, emite luz relacionada con las transiciones atómicas de
los átomos e iones que lo forman. La radiación emitida por el plasma es conducida a un espectrómetro, obteniéndose un espectro que contiene una emisión de continuo más las líneas espectrales de las transiciones atómicas.

 

 

 

 

La aplicación más relevante de la técnica LIBS es el análisis de la composición de la muestra sobre la que se enfoca el láser y forma el plasma. El láser arranca materia de la muestra, generándose un plasma que contiene átomos e iones, que emiten líneas espectrales características. Por tanto, del espectro del plasma se puede deducir información sobre la composición de la muestra. En la figura adjunta se puede apreciar las líneas espectrales de los elementos que hay en diferentes monedas (Cu, Ni, Zn, Al).

 

 

Las principales ventajas de la técnica LIBS son:

Se realiza sin contacto con la muestra, por lo que posibilita los análisis a distancia, incluyendo análisis en línea en procesos de fabricación o reciclado.

No es necesaria la preparación de la muestra, por lo que permite realizar análisis en campo, mediante un equipo portable.

 

Es aplicable a materiales conductores o aislantes, en estado sólido, líquido o gaseoso.

 

El método clásico para análisis cuantitativo mediante LIBS se basa en la obtención de curvas de calibración para cada elemento, mediante el uso de muestras de referencia de diferentes concentraciones. Recientemente, el grupo Espectroscopía y Láser de la UPNA ha propuesto y patentado un nuevo método analítico, llamado Cσ-LIBS, que sustituye las curvas de calibración por una gráfica Cσ obtenida a partir de un proceso de caracterización del plasma. Este método supone una simplificación ya que sólo se requiere una muestra de referencia. En la imagen se muestra una gráfica Cσ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 



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