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LIBS = Laser-Induced Breakdown Spectroscopy

Handheld LIBS – wenn leichte Elemente entscheidend sind

Ein fokussierter Laserpuls erzeugt ein Mikroplasma an der Oberfläche. Das emittierte Licht verrät, welche Elemente enthalten sind – inklusive Kohlenstoff und leichter Elemente.

Prinzip

LIBS einfach erklärt

01

Laser

02

Plasma

03

Lichtemission

04

Spektralanalyse

05

Elementbestimmung

Ablauf des LIBS-Prozesses: Energieabsorption des Laserpulses, Erhitzen, Ablation, Plasmabildung und Lichtemission – darunter das entstehende LIBS-Spektrum

1. Der Laserpuls erzeugt ein Plasma

Ein fokussierter Laserpuls trifft die Probenoberfläche: Das Material absorbiert die Energie, erhitzt sich lokal und wird abgetragen (Ablation). An der Oberfläche entsteht ein heißes Mikroplasma, das Licht emittiert – zurück bleibt ein winziger Krater.

Schema des LIBS-Messaufbaus: gepulster Laser mit Fokussierlinse auf die Probe, Auffanglinse, Spektrometer und Detektorarray

2. Das Licht verrät die Elemente

Eine Auffanglinse leitet das Plasmalicht ins Spektrometer, das es in seine Wellenlängen zerlegt. Jedes Element sendet charakteristische Linien aus – daraus bestimmt das Gerät Elemente und Konzentrationen, auch Kohlenstoff und leichte Elemente.

Messbeispiele direkt vom Gerät

Geräteanzeige einer Messung des rostfreien Stahls 1.4571 (V4A): Fe 66,2 %, C 0,013 %, Mn 1,76 %, Si 0,36 %, Cr 17,6 %, Ni 11,3 % mit Toleranzen

Kohlenstoff im Edelstahl

Messung von 1.4571 (V4A): Das Gerät zeigt C mit 0,013 % ± 0,003 direkt neben Cr und Ni – Kohlenstoff wird also neben den Legierungselementen mitbestimmt.

Mittelwertanzeige Fe-Cast: Fe 94,055 %, C 2,638 %, Cr 0,306 %, Mg 0,020 %, Al 0,042 % im Durchschnitt aus zwei Messungen

Mittelwert aus mehreren Messungen

Bei Gusseisen (Fe-Cast) fasst das Gerät Einzelmessungen zu einem Mittelwert (AVG) zusammen – hier liegt C im Schnitt bei 2,638 %.

Sortierungsanzeige PASS: Werkstoff 1.7225 auf grünem Grund bestätigtSortierungsanzeige FAIL: Abweichung vom Sollwert 1.7225 auf rotem Grund

Sortieren mit PASS/FAIL

Werkstoff 1.7225 erkannt: Bei Übereinstimmung zeigt das Gerät PASS auf grünem Grund, bei Abweichung FAIL auf rotem Grund – die Entscheidung ist sofort ablesbar.

Zwei Z-902-Carbon-Messungen: Rohrmuffe aus A106 für HF-Alkylierung mit C 0,230 % und 1/8-Zoll-Draht aus 316L mit C 0,015 %

Z-902 Carbon in der Praxis

Kohlenstoffmessung an einer Rohrmuffe aus A106 (HF-Alkylation, C 0,230 %) und an einem 1/8″-Draht aus 316L (C 0,015 %) – auch an kleinen Bauteilen.

Anwendungsbereiche

Wofür Handheld-LIBS eingesetzt wird

  • Kohlenstoff in Stahl
  • CEV / Carbon Equivalent
  • Aluminium
  • Lithium
  • Beryllium
  • Bor
  • Leichte Elemente
  • Sortierung
  • Metallidentifikation
  • Batteriematerialien
  • Automotive
  • Recycling

Stärken

Kohlenstoff und leichte Elemente mobil messbar, kurze Messzeiten, keine Röntgenstrahlung.

Grenzen

Minimal-invasiv (kleiner Brennfleck), Oberflächenvorbereitung oft nötig, für Edelmetalle ist XRF meist besser.

SciAps

SciAps LIBS-Geräte :

SciAps Z70

LIBS

SciAps Z70

Handheld-LIBS für Legierungsidentifikation inklusive leichter Elemente.

PMISortierung
SciAps Z901

LIBS

SciAps Z901

Handheld-LIBS für Metallidentifikation und Sortierung.

RecyclingPMI
SciAps Z902C+

LIBS

SciAps Z902C+

Handheld-LIBS mit Fokus auf Kohlenstoffbestimmung in Stahl. Matrix-Kalibrationen: Fe, Co, Ni, Al, Ti, Sn, Cu

Kohlenstoff im StahlCEVPMI
SciAps Z903

LIBS

SciAps Z903

Handheld-LIBS für alle Elemente von H bis U, speziell leichte Elemente wie Li, Be und B. Qualitativ und Quantitativ, Empirisch kalibrierbar, Roh-Spektren 

LithiumBatterienGeochemie
SciAps OneBox

XRF + LIBS

SciAps OneBox

Kombinationskonzept aus XRF und LIBS für das breiteste Anwendungsspektrum.

Schwere + leichte ElementeKohlenstoff + Edelmetalle
SciAps  

Automation

SciAps  

XRF- und LIBS-Automation für die industrielle Integration: Analysegeräte in speziellem Gehäuse für den In-Line-Einsatz am Förderband oder in der Produktionslinie, Datenübertragung per SciAps Remote Control API – Messungen fernsteuern, Ergebnisse und Spektren automatisiert abrufen.

In-LineProzessintegrationAPI-Anbindung

XRF + LIBS

Warum LIBS und XRF sich ergänzen

OneBox-Konzept

XRF + LIBS = breiteres analytisches Anwendungsspektrum

XRF deckt mittlere und schwere Elemente sowie Edelmetalle zuverlässig ab, LIBS ergänzt Kohlenstoff und leichte Elemente. Zusammen lassen sich deutlich mehr Messaufgaben mit mobilen Geräten lösen.

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