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La Technologie LIBS

21 février 2023
21 Fév, 2023

La technologie LIBS, l’identité d’Ablatom

Les solutions analytiques développées et distribuées par Ablatom sont basées principalement sur la technique LIBS (Spectroscopie de plasma induit par laser) et permettent de détecter, identifier, localiser et/ou même quantifier les éléments chimiques d’un échantillon.

Principes scientifiques de la LIBS

La LIBS est une technique d’analyse élémentaire dont le principe combine l’ablation laser et la spectroscopie d’émission atomique pour caractériser la composition chimique de tout échantillon. Une impulsion laser focalisée ablate une infime fraction (quelques nanogrammes) du matériau et excite les éléments chimiques à la surface de l’échantillon en produisant un plasma.

technique Laser Induced BreakDown Spectroscopy

L’émission optique de ce plasma est collectée puis analysée dans un spectromètre optique et détectée sous forme de spectre. Ce spectre LIBS contient des informations sur les éléments chimiques constitutifs et leurs quantités du point d’analyse de l’échantillon. D’un point de vue spectroscopique, la composition de l’échantillon peut être étudiée de manière qualitative et/ou quantitative en utilisant des étalons ou des méthodes de calibration avancées.

Parmi les différentes techniques de spectroscopie d’émission atomique, la LIBS est la seule technique capable de regrouper en un seul processus (i.e. une seule impulsion laser) la vaporisation, l’atomisation et l’excitation de la matière. Lorsque les électrons excités retournent à l’état fondamental dans un processus appelé relaxation électronique, ce supplément d’énergie est libéré sous forme de photons. Cette émission est ensuite collectée puis analysée à l’aide d’un spectromètre optique qui permet de séparer les différentes longueurs d’onde et de détecter les intensités des raies d’émission caractéristiques de la composition chimique de l’échantillon.

The science behind LIBS

Pourquoi choisir et utiliser la LIBS ? Avantages compétitifs :

En quelques millisecondes (impulsion laser, formation du plasma et collecte de la lumière), un spectre LIBS produit suffisamment d’informations pour caractériser la composition élémentaire d’un échantillon. Mais ce n’est pas tout, la LIBS peut analyser tout état de la matière, quels que soient les éléments chimiques qui les composent (même les éléments légers), avec une instrumentation entièrement optique, sans contact et en utilisant seulement quelques nanogrammes de matériau par impulsion. Si vous recherchez une technologie rapide, fiable et simple, la LIBS devient un candidat sérieux.

Tout élément chimique peut être détectable par LIBS. Il n’y a pas de limitations en ce qui concerne le numéro atomique, H, Li, Be, B, C sont facilement détectables par spectroscopie LIBS. La plupart d’entre eux émettent des lignes fortes et isolées détectables.

Ce sont des caractéristiques uniques qui permettent le développement de nouvelles applications du laboratoire à l’industrie dans un large panel de domaines allant des géosciences à la science des matériaux en passant par le diagnostic de tissus biologiques, l’aérospatiale ou bien encore le secteur de l’énergie.

solution LIBS industrie

Solutions pour l’industrie :

Ablatom fournie son expertise dans le développement de solutions sur-mesure pour transformer la technologie LIBS en un analyseur industriel dédié à différents secteurs de l’industrie : l’exploitation minière, la métallurgie et toute une série d’industries des matériaux.

Par nature, la technique LIBS ne nécessite pas de contact direct avec l’échantillon ni de processus de préparation préalable pour rendre les éléments accessibles. Pour les procédés industriels, c’est un rêve qui devient réalité. La LIBS permet littéralement d’amener le laboratoire à l’échantillon et non l’inverse, et ainsi de contrôler et surveiller en temps réel la composition chimique dans des processus continus. La combinaison de la LIBS avec l’analyse multivariée (chimiométrie) ou l’analyse univariée (suivi des caractéristiques spectrales) permet d’améliorer la connaissance de votre procédé et d’augmenter le rendement et les bénéfices de la production.

L’imagerie élémentaire par microLIBS à l’état de l’art :

La microscopie élémentaire par LIBS permet de générer des images chimiques donnant la répartition spatiale de différentes espèces sur une surface donnée avec une résolution spatiale à l’échelle micrométrique. Le principe de l’imagerie LIBS, terme introduit par notre partenaire historique de recherche (ILM) repose sur la génération d’une série de plasma à différentes positions successives de la surface analysée. Dans la configuration la plus courante, la surface est déplacée sous le faisceau à une vitesse synchronisée avec la cadence des impulsions laser pouvant atteindre jusqu’à 1000 points de mesure par seconde. Il est ainsi possible de reconstruire un ensemble de données hyperspectrales en deux ou trois dimensions. Chaque tir laser correspond à un pixel de l’image finale et donne un spectre d’émission représentatif de la composition de la matière en ce point de l’espace. Une seule image LIBS contient donc l’information chimique issue de plusieurs centaines de milliers à plusieurs millions de spectres. Le résultat d’une seule analyse LIBS peut être composé d’autant d’images chimiques de la surface analysée qu’il existe de raies d’émission détectées.

images chimiques LIBS

Sa vitesse d’analyse élevée, associée à une sensibilité de l’ordre du ppm et une résolution spatiale à l’échelle micrométrique, rendent l’imagerie LIBS révolutionnaire et représente déjà un outil d’imagerie élémentaire d’intérêt en géosciences, en biologie ou bien encore en science des matériaux.