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Il potere misterioso di LIBS: come possono i laser frantumare la materia e rivelarne gli ingredienti in un istante?
La spettroscopia a raffica indotta da laser (LIBS) è una tecnica di spettroscopia a emissione atomica che utilizza impulsi laser di grande intensità come sorgente di eccitazione. Il campione viene vaporizzato ed eccitato formando un plasma utilizzando luce laser focalizzata. Il plasma si forma quando la luce laser focalizzata raggiunge una certa soglia di distruzione ottica, che solitamente dipende dall'ambiente e dal materiale bersaglio.
Dal 2000 al 2010, l'U.S. Army Research Laboratory (ARL) ha condotto una ricerca sulla potenziale espansione della tecnologia LIBS, concentrandosi sul rilevamento di materiali pericolosi.
Le applicazioni in questo periodo includono il rilevamento a distanza di residui esplosivi e altri materiali pericolosi, l'identificazione di mine antiuomo di plastica e la caratterizzazione dei materiali di varie leghe metalliche e polimeri. I risultati dello studio ARL suggeriscono che LIBS potrebbe essere in grado di distinguere tra materiali energetici e non energetici.
Nel 2003, la commercializzazione di spettrometri a banda larga e ad alta risoluzione ha consentito ai sistemi LIBS di rilevare con sensibilità basse concentrazioni di elementi chimici.
Dal 2000 al 2010, la ricerca applicativa LIBS di ARL ha incluso: test del rilevamento di sostituti dell'Halon, sistemi LIBS portatili per il rilevamento del piombo nel terreno e nella vernice e studio dell'emissione spettrale di alluminio e ossidi di alluminio in diversi ambienti gassosi. e dimostrato il rilevamento e capacità di discriminazione di materiali geologici, mine di plastica, esplosivi e agenti di guerra chimica e biologica.
Negli anni 2010, LIBS era considerata una delle poche tecniche analitiche che potevano essere impiegate sul campo fino al 2015 e la ricerca recente si è concentrata sulla miniaturizzazione e sui sistemi portatili. Alcune applicazioni industriali del LIBS includono il rilevamento di miscele di materiali, l'analisi delle inclusioni nell'acciaio, l'analisi delle scorie nella metallurgia secondaria, l'analisi dei processi di combustione e l'identificazione efficiente in specifiche attività di recupero dei materiali.
LIBS è ampiamente utilizzato anche nell'analisi di campioni farmaceutici e si sta espandendo ulteriormente con tecniche di analisi dei dati.
In studi recenti, il LIBS è stato studiato come uno strumento di analisi alimentare rapido e minimamente distruttivo, adatto per analisi chimiche qualitative e quantitative e preso in considerazione per l'uso come tecnologia analitica di processo (PAT) o strumento portatile. Utilizzando il LIBS è stata analizzata un'ampia varietà di alimenti, tra cui latte, prodotti da forno, tè, oli vegetali, acqua, cereali, farina, patate, datteri di palma e diversi tipi di carne.
Alcuni studi hanno dimostrato la sua potenzialità nel rilevare l'adulterazione di determinati alimenti. La LIBS è stata valutata anche come una promettente tecnica di imaging elementare nella carne. Nel 2019, i ricercatori dell'Università di York e della Liverpool John Moores University hanno utilizzato LIBS per studiare i resti di 12 ostriche europee (Ostrea edulis) di Conors Island, Irlanda. I risultati evidenziano l'applicazione di LIBS per determinare il comportamento stagionale preistorico e la biodiversità. Età e processo di crescita.
Lo sviluppo di questa tecnologia si sta senza dubbio muovendo verso capacità analitiche migliorate, sia in ambito militare, sia nell'industria, sia in tutti gli aspetti della vita.
La tecnologia LIBS che utilizza laser a impulsi corti è entrata gradualmente nel campo della ricerca. Questo metodo crea una colonna di plasma in un gas focalizzando impulsi laser ultraveloci. Il plasma autoluminoso generato eccelle in bassa continuità e piccola larghezza di linea. Questo fenomeno si verifica a causa dell'equilibrio tra il bloccaggio dell'intensità causato dal forte impulso laser nel mezzo denso e il processo di fibrazione, evitando così ulteriori processi di ionizzazione multifotone/tunneling, mostrando un grande potenziale nell'analisi dei materiali.
Quindi, con lo sviluppo della tecnologia LIBS, siamo pronti ad accogliere ulteriori cambiamenti apportati dalla tecnologia laser e a sfruttare appieno il suo potenziale per l'applicazione nella vita quotidiana?
