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LIBS의 신비한 힘: 레이저는 어떻게 물질을 즉시 분쇄하고 그 구성을 밝혀낼 수 있을까?
레이저 유도 버스트 분광법(LIBS)은 강한 초고주파 레이저 펄스를 여기원으로 사용하는 원자 방출 분광 기술입니다. 집속 레이저 광선을 사용하여 플라즈마를 형성함으로써 샘플을 기화시키고 여기시킵니다. 플라즈마는 집중된 레이저 빛이 특정 광학적 파괴 임계값에 도달하면 형성되며, 이 임계값은 일반적으로 주변 환경과 대상 물질에 따라 달라집니다.
2000년부터 2010년까지 미국 육군 연구소(ARL)는 위험 물질 감지에 초점을 맞춰 LIBS 기술의 잠재적 확장에 대한 연구를 수행했습니다.
이 기간 중 활용되는 분야로는 폭발물 잔류물 및 기타 유해 물질의 원격 감지, 플라스틱 지뢰 식별, 다양한 금속 합금 및 폴리머의 재료 특성 분석 등이 있습니다. ARL 연구 결과에 따르면 LIBS는 고에너지 물질과 비고에너지 물질을 구별할 수 있는 것으로 나타났습니다.
2003년, 광대역, 고해상도 분광기가 상용화되면서 LIBS 시스템은 낮은 농도의 화학 원소를 민감하게 감지할 수 있게 되었습니다.
2000년부터 2010년까지 ARL의 LIBS 응용 연구에는 다음이 포함되었습니다. 할론 대체물 감지 테스트, 토양 및 페인트에서 납 감지를 위한 휴대용 LIBS 시스템, 다양한 가스 환경에서 알루미늄 및 알루미늄 산화물의 스펙트럼 방출 연구 및 감지 실증 지질물질, 플라스틱 지뢰, 폭발물, 화학 및 생물학전 요원에 대한 식별 능력.
2010년대에 LIBS는 2015년까지 현장에 투입될 수 있는 몇 안 되는 분석 기술 중 하나로 여겨졌으며, 최근 연구는 소형화 및 휴대형 시스템에 집중되어 왔습니다. LIBS의 일부 산업적 응용 분야로는 물질 혼합물 감지, 철강 내 개재물 분석, 2차 야금의 슬래그 분석, 연소 과정 분석 및 특정 물질 회수 작업의 효율적 식별 등이 있습니다.
LIBS는 제약 샘플 분석에도 널리 사용되고 있으며, 데이터 분석 기술로 더욱 확장되고 있습니다.
최근 연구에서 LIBS는 정성적, 정량적 화학 분석에 적합한 빠르고 파괴가 적은 식품 분석 도구로 조사되었으며 공정 분석 기술(PAT) 또는 휴대용 도구로 사용하는 것이 고려되었습니다. 우유, 빵류, 차, 식물성 기름, 물, 곡물, 밀가루, 감자, 대추야자 및 다양한 종류의 육류를 포함한 다양한 식품이 LIBS를 사용하여 분석되었습니다.
일부 연구에서는 특정 식품의 불순물을 검출하는 데 효과가 있는 것으로 나타났습니다. LIBS는 또한 육류에 대한 유망한 원소 영상화 기술로 평가되었습니다. 2019년, 요크 대학교와 리버풀 존 무어스 대학교의 연구자들은 LIBS를 사용하여 아일랜드 코너스 섬에서 발견된 12개의 유럽 굴(Ostrea edulis)의 유해를 연구했습니다. 이 결과는 선사시대 계절적 행동과 생물다양성을 결정하기 위한 LIBS의 적용을 강조합니다. 연령 그리고 성장 과정.
이 기술의 발전은 군사, 산업 또는 삶의 모든 측면에서 의심할 여지 없이 향상된 분석 능력을 향해 나아가고 있습니다.
단펄스 레이저를 사용하는 LIBS 기술은 점차 연구 분야에 진입하고 있습니다. 이 방법은 초고속 레이저 펄스를 집중시켜 가스에 플라즈마 기둥을 만듭니다. 생성된 자체 발광 플라즈마는 낮은 연속성과 작은 선폭에서 뛰어납니다. 이러한 현상은 밀도가 높은 매질에서 강력한 레이저 펄스로 인한 강도 클램핑과 섬유화 과정 사이의 균형으로 인해 발생하며, 추가적인 다광자/터널링 이온화 과정을 피할 수 있어 재료 분석에 큰 잠재력을 보여줍니다.
그렇다면 LIBS 기술이 발전함에 따라 우리는 레이저 기술이 가져오는 더 많은 변화를 받아들이고 일상생활에 응용할 수 있는 잠재력을 최대한 활용할 준비가 되어 있을까요?
