SciApsによる迅速、正確、非破壊元素分析を通じて材料特性評価を進歩させる
レーザ誘起ブレークダウン分光法(LIBS)は、さまざまな材料や業界で、迅速、非破壊で元素分析を可能にする最先端の分析技術です。LIBSは、集束したレーザパルスでプラズマを生成し、放出されたスペクトルを分析することにより、鉱業、製造業、環境モニタリング、医薬品などの業界にリアルタイムの洞察を提供します。
多元素検出、極めて少ないサンプル調製、厳しい環境への適応性などがその強みですが、慎重な調整とデータ解釈が不可欠です。装置とデータ分析の進歩に伴い、LIBSは科学および産業用途における材料特性評価と品質保証をさらに強化することが期待されます。
SciAps Zシリーズを含む最新の装置は、製造業者がLIBS技術を活用して、最小限の手作業で分析ニーズを満たす方法を示しています。これらの開発により、産業や研究のワークフローへの堅牢な統合が可能となり、ラボの枠を超えてその範囲と有用性が拡張されます。
レーザ誘起ブレークダウン分光法(LIBS)は、集束した高エネルギーレーザパルスを使用して物質の表面の微小部分をアブレーションしてイオン化する発光分光法です。ナノ秒規模のパルスは、数マイクロ秒かけて冷却しながら光を発するマイクロプラズマを生成します。これらの放出には、存在する元素の特性を示す個別のスペクトル線が含まれており、固有の元素フィンガープリントが生成されます。
LIBSは30年以上にわたってラボの主力装置として使用され、周期表のほぼすべての元素を検出できます。小型化の進歩により、現場でラボレベルの元素同定が可能なハンドヘルド分析装置が登場しました。標準的なハンドヘルドシステムでは、直径約50～100 µmのスポットに焦点を合わせた、1パルスあたり数ミリジュール、1秒あたり数十パルスのパルスレーザを使用します。搭載された分光計はプラズマからの紫外線、可視光線、近赤外光を記録し、ソフトウェアは測定された線を参照データベースと比較し、キャリブレーションモデルを適用して濃度を定量化します。
この技術は、迅速で再現性のある測定を可能にします。プラズマの放出自体はわずか数マイクロ秒しか持続しないため、信号が処理されるとほぼリアルタイムの分析が可能になります。LIBSは破壊性も最小限で、測定ごとに微量の物質のみが除去されるため、文化遺産研究、微量元素マッピング、環境モニタリング、産業品質管理など、サンプルの保存が重要な用途に役立ちます。LIBSは、サンプルをほとんどまたはまったく調製せずに固体(適切なセットアップでは、粉末、液体、気体)を分析する機能を備えており、速度、汎用性、幅広い元素カバレッジを単一のプラットフォームに組み合わせています。
レーザ誘起ブレークダウン分光法(LIBS)は、パルス状の集束レーザをサンプルに照射して微小なプラズマを発生させ、元素組成を測定します。プラズマが冷却されると、原子はそれぞれの元素に固有の波長で光を放出します。
SciAps ハンドヘルド機器は、この原理をコンパクトな現場対応機器で採用しています。
Z-901は、通常の合金同定に最適な、コアとなる単一分光計モデル(≈200～440 nm)です。特殊バージョンでは測定範囲が広がります。Z-901 CSIは鋼鉄中の炭素とシリコンを測定し、Z-901 Liは岩石や塩水中のリチウムをターゲットとし、Z-901 BEはベリリウム用に構成されています。
Z-902には2番目の分光計が追加され、測定範囲を約190～620 nmまで拡張し、PMIやNDTの用途に不可欠な鋼鉄およびステンレスの信頼性の高い炭素測定を可能にします。
Z-903は、およそ190～950 nmにわたる3つの分光計を採用しており、水素、フッ素、酸素、窒素などの非常に軽い元素を含む周期表全体をカバーします。地球化学、鉱業、包括的な元素分析を必要とするその他の用途に最適です。
塩水やその他の液体の場合、Z-9 Liquidatorは、Z-903と連携して、現場での迅速な分析を実現します。必要なサンプルは1～2 mLだけです。液体は微細なミスト状に噴霧され、Z-903が数秒以内に分析し、接続されたタブレットやPCにリチウムやその他の主要元素を表示します。希釈は必要ありません。
Z-70は、速度と堅牢性を重視して設計されており、迅速な合金の分類と材料識別のために構築された単一分光計分析装置(≈190〜625 nm、または合金モードで≈200〜420 nm)です。高エネルギー6mJレーザは、塗料、酸化物、陽極酸化層を貫通し、内蔵のエアポンプが窓を清潔に保ち、スリムなノーズピースが狭いスペースにフィットします。
統合された強み
Zシリーズ全体にわたって、SciApsはポータブル設計、堅牢な光学系、オプションのアルゴンパージを組み合わせて、現場でラボ品質の元素データを提供します。これらの装置は、鋼鉄中の炭素の検出から塩水中のリチウムの測定、フルスペクトル鉱物分析の実行まで、ハンドヘルドLIBSが日常的な用途と要求の厳しい用途の両方で高速かつ正確な結果を提供できることを実証しています。
レーザ誘起ブレークダウン分光法(LIBS)は、数え切れないほど多くの業界に広範囲にわたる影響を及ぼす、非常に用途の広い分析技術として際立っています。LIBS は、迅速なその場での元素分析と強力な発光分光法を活用することで、鉱業、環境科学、医薬品、冶金などのさまざまな分野に重要な洞察を提供します。
現場での岩石の特性評価から製造における品質保証まで、LIBSは日常的な操作と画期的な研究の両方に効率性、精度、適応性をもたらします。LIBSの産業用途を調査すると、このレーザベースの技術の変革力の真の広さが明らかになります。
鉱業業界全体で、LIBSは岩石と鉱物の迅速な識別に広く使用されています。Z-903などのSciAps分析装置は、完全なスペクトル範囲(190～950 nm)を備えており、地質学者はリチウム、希土類元素、金などの重要元素をサンプリング現場で直接識別できます。従来の方法では、サンプルをラボに送り返す必要があり、処理の遅延や損失が発生する可能性があります。対照的に、SciAps Zシリーズのユニットを使用すると、現場チームはレーザアブレーションと発光スペクトルを介して化学分析を即座に実行できます。鉱業会社は現在、SciAps Z-903を導入して、スポジュメン内のリチウムの検出、希土類元素の含有量の評価、現場での鉱石品質の検証を行っており、探査戦略の加速と運用リスクの軽減を実現しています。
冶金および製造部門では、合金の検証、不純物の検出、品質管理にLIBSを利用しています。SciAps Z-902 Carbonは、鋼鉄や合金中の炭素測定用に特別に設計されており、迅速かつ正確な炭素定量を必要とする冶金学者にとって画期的なツールです。一方、SciAps Z-901とZ-70は、航空宇宙、自動車、高性能材料の日常的な合金選別と検証のための柔軟なソリューションを提供します。これらの装置は、最小限のサンプル量を消費しながら、迅速かつ再現性のある結果を提供し、生産ラインの稼働を維持します。高度なオンボードソフトウェアにより、機械学習を活用して、物質の完全性に影響を与える可能性のあるスペクトルの微妙な変化も検出します。
SciAps LIBS分析装置は、Lグレードのステンレス鋼を含む炭素や、XRF分析装置では測定できないその他の低原子番号元素の測定に最適です。これらは、パイプや反応容器などの医薬品製造装置が正しい材料で作られていることを保証し、汚染を防ぎ、プロセスの安全性を確保するために使用されます。
法医学ラボでは、LIBSを使用して、ガラスの破片、銃弾の残留物、塗料、インクなどの繊細な証拠を分析します。SciAps Z-903の幅広いスペクトル範囲により、法医学者は微量物質から詳細な化学的フィンガープリントを作成し、サンプルとそその発生源を高い信頼性で結び付けることができます。LiBsではごく小さな除去部分しか必要としないため、SciApsユニットは、法医学的証拠の大部分を保存します。これは、材料が限られているか、代替不可能な調査においては重要な要素です。
リチウムイオン電池の需要が高まるにつれ、LIBSは品質保証において中心的な役割を果たしています。SciAps Z-903は広範囲をカバーしているため、電極内のリチウム分布の分析、欠陥の特定、セパレータフィルムの均一性の検証に特に効果的です。これらの洞察は、バッテリーメーカーが最終組み立て前に一貫性を向上させ、欠陥を減らすのに役立ち、エネルギー貯蔵システムの性能と安全性に直接影響を及ぼします。
LIBSは、食品の安全性、品質保証、栄養モニタリングなどにますます応用されています。Z-903などのSciAps分析装置は、農産物の包括的な元素分析を提供し、カルシウム、カリウム、マグネシウムなどの栄養素だけでなく、鉛やカドミウムなどの汚染物質も検出します。ハンドヘルドの可搬性により、食品生産者と規制当局は現場で製品をテストできるため、オフサイトのラボへの依存が減り、安全性に関する懸念に迅速に対応できるようになります。
LIBSの利点の1つは、大規模な調整をすることなく、固体、液体、気体など、ほぼすべてのサンプルを現場で迅速に分析できることです。この機能は、定量的および定性的元素分析および発光分光法における従来の方法を大幅に進歩させたものです。分析は直接レーザアブレーションと誘導プラズマを利用するため、結果を数秒で取得でき、鉱業、冶金、環境修復、品質保証製造ラインなどの環境で、高スループットのスクリーニング、プロセス監視、リアルタイムの意思決定が可能になります。
もう一つの重要な利点は、この技術の侵襲性が最小限であることです。レーザパルスごとに除去されるのは、サンプルのごくわずかな部分だけなので、LIBSは芸術、考古学、法医学における希少な、かけがえのない、または敏感な材料に特に有効です。前述のように、この穏やかでありながら包括的なアプローチにより、サンプルの保存と高いデータ忠実度の両方を同時に実現できます。これは、破壊的なテストが選択できない場合に不可欠な組み合わせです。最新のソフトウェアによる分析パラメータの迅速な調整によって強調されるLIBSの適応性は、同じシステムで数分以内にさまざまな材料やサンプルの形態を処理できることも意味します。
LIBSは、複数のスペクトル線を一度に捕捉する広帯域発光分光法によって、一回のショットで複数の元素を検出できるのが特徴です。これにより、環境分析や複雑な工業用合金など、複数の汚染物質や組成マーカーを同時に監視する必要がある用途の効率が劇的に向上します。さらに、高度な多変量解析、機械学習、洗練されたキャリブレーションルーチンを活用することで、LIBSは複雑または重複するLIBSスペクトルでも信頼性の高い実用的な情報に変換できます。これが、日常的な分析ワークフローと重要な分析ワークフローの両方でLIBSが継続的に採用されている主な要因の1つです。
