SciAps와 함께하는 빠르고 정확한 비파괴 원소 분석을 통한 물질 특성 분석 발전
레이저 유도 플라스마 분광법(LIBS)은 다양한 물질 및 산업에서 빠르게 비파괴 원소 분석을 수행하는 데 사용되는 첨단 분석 기술입니다. LIBS는 레이저 펄스를 집중적으로 사용해 플라스마를 생성한 후 방출 스펙트럼을 분석하여 채광, 제조, 환경 모니터링, 제약 등의 산업에 실시간으로 정보를 제공합니다.
다원소 검출, 시료 전처리 최소화, 까다로운 환경에 대한 뛰어난 적응성 등의 장점이 있지만, 세심한 보정 및 데이터 해석이 필수적입니다. 장비 및 데이터 분석이 지속적으로 발전하고 있으므로, LIBS는 과학 및 산업 응용 분야에서 물질의 특성 분석 및 품질 보증을 더 강화할 예정입니다.
SciAps Z 시리즈를 포함한 최신 장비는 제조업체에서 LIBS 기술을 활용하여 최소한의 수동 개입으로 분석 요구를 충족하는 방식을 잘 보여 줍니다. 이러한 발전은 산업 및 연구 워크플로에 강력한 통합을 가능하게 하여 영향력과 유용성을 실험실 너머로까지 확장합니다.
레이저 유도 플라스마 분광법(LIBS)은 고에너지의 레이저 펄스를 집중적으로 사용하여 물질 표면의 미세한 부분을 삭마하고 이온화하는 광 방출 분광법 기술입니다. 나노초 수준의 펄스는 마이크로 플라스마를 형성하고, 이는 몇 마이크로초 동안 냉각되면서 빛을 방출합니다. 이렇게 방출된 빛에는 플라스마에 존재하는 원소의 특징적 개별 스펙트럼 라인이 포함되어 있으며, 즉 원소별로 고유한 특징적 정보를 생성합니다.
LIBS는 30년 이상 실험실의 주요 도구로 사용되었으며 주기율표의 원소 대다수를 검출할 수 있습니다. 소형화 기술의 발전으로 인해 현장에서 실험실 수준의 원소 식별이 가능한 휴대용 분석기가 등장했습니다. 일반적인 휴대용 시스템은 초당 수 밀리줄의 펄스화된 레이저를 직경 50~100μm 정도의 점에 집중적으로 쏩니다. 온보드 분광계는 플라스마에서 방출되는 자외선, 가시광선 및 근적외선을 기록하고, 소프트웨어는 측정된 선을 참조 데이터베이스와 비교하고 보정 모델을 적용하여 농도를 정량화합니다.
이 기술을 활용한 측정은 빠르며 반복 가능합니다. 플라스마 방출 자체는 오직 수 마이크로초면 끝나므로, 신호가 처리되고 나면 거의 실시간 분석이 가능합니다. LIBS는 측정 시 극미량의 물질만 제거해 파괴의 정도가 최소화되므로, 문화유산 연구, 미량 원소 매핑, 환경 모니터링, 산업 품질 관리 등 시료 보존이 중요한 응용 분야에 유용합니다. LIBS는 최소한의 시료 전처리 또는 시료 전처리 없이 고체를 분석할 수 있으며(적절한 장비가 갖춰질 경우 분말, 액체, 기체도 가능) 속도, 다기능성, 폭넓은 원소 분석 범위를 단일 플랫폼에 결합합니다.
레이저 유도 플라스마 분광법(LIBS)은 시료에 펄스화된 레이저를 집중적으로 쏘아 작은 플라스마를 만들어 원소 조성을 측정합니다. 플라스마가 냉각되면 원자는 각 원소에 고유한 파장대의 빛을 방출합니다.
SciAps의 휴대용 기기는 현장에서 바로 사용할 수 있는 소형 기기에 이 원리를 도입한 사례입니다.
Z-901은 핵심 단일 분광계 모델(≈200~440nm)로, 일상적 합금 식별에 적합합니다. 특수 버전은 분석 범위를 확장합니다. Z-901 CSi는 강철의 탄소 및 실리콘을 측정하고, Z-901 Li의 측정 대상은 암석과 염수 속 리튬이며, Z-901은 베릴륨을 검출할 수 있도록 설계되어 있습니다.
Z-902는 추가 분광계로 범위를 약 190~620nm까지 확장하여 PMI 및 NDT 사용에 있어 중요한 강철과 스테인리스 속 탄소 측정을 안정적으로 수행할 수 있습니다.
Z-903은 파장 범위가 약 190~950nm인 분광계 3개를 사용합니다. 따라서 수소, 불소, 산소, 질소 등 매우 가벼운 원소 등 주기율표의 모든 원소를 측정할 수 있습니다. 지구 화학, 채광 등 종합적인 원소 분석이 필요한 응용 분야에 적합합니다.
Z-9 Liquidator는 Z-903과 함께 작동하여 현장에서 빠르게 염수 및 기타 액체를 분석할 수 있습니다. 시료는 1~2mL면 충분합니다. 액체는 미세한 분무 상태로 변화되며, Z-903는 몇 초 만에 분석을 마치고 연결된 태블릿 또는 PC로 리튬 및 기타 주요 원소에 대한 결과를 전송합니다. 액체는 희석하지 않아도 됩니다.
속도와 견고성이 뛰어난 Z-70은 신속한 합금 분류 및 물질 식별용으로 제작된 단일 분광계 분석기입니다(≈190~625nm 또는 합금 모드에서 ≈200~420nm). 고에너지의 6mJ 레이저는 페인트, 산화물 및 산화층을 침투하고, 내부의 공기 펌프는 윈도를 깨끗하게 유지하며, 날렵한 노즈피스는 좁은 공간에도 잘 맞습니다.
강점의 통합
SciAps는 휴대성이 뛰어난 디자인, 견고한 광학 장치, 선택적 아르곤 퍼지를 결합한 Z 시리즈를 통해 현장에서 실험실 수준의 원소 데이터를 제공합니다. 강철 속 탄소 탐지부터 염수 속 리튬 측정 또는 광범위한 광물 분석 수행까지, 이 장비는 휴대용 LIBS가 일상적인 작업부터 까다로운 응용 모두에 정확한 결과를 신속하게 제공할 수 있음을 잘 보여 줍니다.
레이저 유도 플라스마 분광법(LIBS)은 활용도가 몹시 높은 분석 기술로 두각을 보이고 있으며, 다양한 산업 분야에 광범위한 영향력을 자랑합니다. LIBS는 신속한 현장 원소 분석과 강력한 광 방출 분광법을 활용하여 채광, 환경 과학, 제약 및 금속 공학과 같은 다양한 분야에 중요한 핵심 정보를 제공합니다.
현장의 암석 특성 분석부터 제조 품질 보증까지, LIBS는 일상적인 작업과 획기적인 연구에 효율성, 정확성 및 적응성을 제공합니다. LIBS의 산업 응용을 살펴보면 이 레이저 기반 기술이 가진 혁신적인 힘의 진정한 영향력을 파악할 수 있습니다.
LIBS는 빠른 암석 및 광물 식별을 위해 광업 전반에서 널리 사용되고 있습니다. Z-903과 같은 SciAps 분석기는 스펙트럼 범위 전체(190~950nm)를 다룰 수 있어 지질학자가 리튬, 희토류, 금과 같은 주요 원소를 시료 채취 현장에서 바로 식별할 수 있도록 돕습니다. 기존 방식을 사용할 때는 시료를 실험실로 가져가야 했기 때문에 처리 과정에서 지연이 발생하고 잠재적 손실도 부담해야 했습니다. 반면, SciAps Z 시리즈 기기가 있으면 현장 팀이 레이저 삭마와 방출 스펙트럼을 통해 즉시 화학 분석을 수행할 수 있습니다. 현재 광산 기업은 SciAps Z-903을 사용하여 현장에서 스포듀민 속 리튬을 검출하고, 희토류 함량을 평가하며, 광석 품질을 확인하며 탐사 전략을 가속화하고 운영 위험을 줄이고 있습니다.
금속 공학 및 제조업 분야는 합금 검증, 불순물 검출 및 품질 관리에 LIBS를 사용합니다. 강철 및 합금의 탄소 측정을 위해 특별히 설계된 SciAps Z-902 Carbon은 빠르고 정밀한 탄소 정량화가 필요한 금속 과학자를 위한 혁신적 도구입니다. 한편 SciAps Z-901 및 Z-70은 항공 우주, 자동차 및 고성능 물질의 일상적 합금 분류 및 검증에 유연한 솔루션을 제공합니다. 이 장비들은 최소량의 시료로 재현 가능한 분석 결과를 빠르게 제공하여 생산 라인이 원활히 가동되게 합니다. 또한 고급 온보드 소프트웨어를 통해 머신 러닝을 활용하여 물질의 무결성에 영향을 줄 수 있는 스펙트럼의 미묘한 차이를 감지합니다.
SciAps LIBS 분석기는 L등급 스테인리스강에 포함된 탄소 및 XRF 분석기가 측정하지 못하는 원자 번호가 작은 원소를 측정하는 데 적합합니다. 장비는 파이프 및 반응 용기 등의 의약품 제조 장비가 올바른 소재로 제작되었는지 확인하고, 오염을 방지하고, 공정 안전을 확보하는 데 사용됩니다.
법의학 실험실에서는 LIBS를 사용하여 유리 조각, 총기 발사 잔류물, 페인트, 잉크 등 미세한 증거를 분석합니다. 법의학 과학자들은 SciAps Z-903의 넓은 원소 인식 범위를 활용해 극미량의 물질에서 화학적 특징을 자세하게 파악하고 높은 신뢰도로 시료를 그 출처와 연결 지을 수 있습니다. LIBS는 지극히 작은 삭마점만 필요하므로, SciAps 장비는 법의학 증거의 대부분을 보존합니다. 이는 증거물이 제한적이거나 대체 불가능한 수사에서 특히 중요합니다.
리튬 이온 배터리에 대한 수요가 증가함에 따라, LIBS는 품질 보증에서 핵심적인 역할을 하고 있습니다. SciAps Z-903의 폭넓은 범위는 전극에서 리튬 분포를 분석하고 결함을 식별하며 분리기 필름에서 균일성을 확인하는 데 특히 효과적입니다. 이러한 정보를 통해 배터리 제조업체는 최종 조립 전에 일관성을 개선하고 결함을 줄여 에너지 저장 시스템의 성능 및 안전성에 직접적인 영향을 줄 수 있습니다.
LIBS는 식품 안전, 품질 보증 및 영양 모니터링에 점점 더 많이 사용되고 있습니다. Z-903과 같은 SciAps 분석기는 농산물에 대한 포괄적 원소 분석을 제공하고 칼슘, 칼륨, 마그네슘 등의 영양소와 납 또는 카드뮴 등의 오염물질을 검출합니다. 식품 생산자와 규제 기관은 휴대가 용이한 장비로 현장에서 제품을 테스트하여 외부 실험실에 대한 의존도를 낮추고 안전 문제에 대한 신속한 대응을 확보할 수 있습니다.
LIBS의 이점 중 하나는 고체, 액체, 기체 등 거의 모든 시료에 대해 대량의 전처리 없이 현장에서 신속한 분석이 가능하다는 점입니다. 이 지점은 정량적 및 정성적 원소 분석 및 광 방출 분광법에서의 획기적 발전을 잘 보여 줍니다. 이 분석법은 직접적 레이저 삭마와 유도 플라스마를 사용하기 때문에 몇 초 만에 결과를 얻을 수 있으며, 따라서 선별 검사 및 공정 모니터링의 처리량을 늘리고 광업, 금속 공학, 환경 복원 및 생산 라인의 품질 보증 등의 분야에서 의사 결정을 실시간으로 진행할 수 있습니다.
또 다른 주요 이점은 침습성이 최소화된다는 점입니다. 레이저 펄스는 시료의 극소량만을 삭마하므로, LIBS는 예술, 고고학 및 법의학 분야에서 희귀하거나 대체할 수 없거나 민감한 물질을 분석할 때 특히 유용합니다. 앞서 강조했던 것처럼, 이 비침습적이고 포괄적인 방식이 등장하면서 파괴적 테스트 방식을 사용할 수 없을 때 필수 요건인 시료 보존과 높은 데이터 신뢰도를 동시에 만족하게 되었습니다. 최신 소프트웨어를 활용한 분석 매개 변수의 신속한 조정을 통해서 알 수 있듯이, LIBS는 적응성이 뛰어나 수 분 안에 동일한 시스템으로 다양한 물질 및 시료 형태를 처리할 수 있습니다.
한 번에 여러 스펙트럼 라인을 캡처하는 광대역 방출 분광법 덕분에 LIBS는 한 번의 촬영만으로도 다중 원소를 탐지해 앞서 나갑니다. 따라서 여러 오염 물질 또는 구성 마커를 동시에 모니터링해야 하는 환경 분석 또는 복잡한 산업 합금 등의 응용 분야에서 효율성을 크게 향상시킬 수 있습니다. 또한, LIBS는 고급 다변량 분석, 기계 학습, 정교한 보정 루틴을 활용하여 복잡하거나 중복이 있는 LIBS 스펙트럼까지도 신뢰할 수 있고 실행 가능한 정보로 전환할 수 있습니다. 이는 일상적 분석 워크플로 및 중대한 분석 워크플로 모두에 LIBS가 계속해서 도입되는 주요 요인 중 하나입니다.
