Laserplasmaspektroskopia (myös laserkipinäspektroskopia tai laser-indusoitu hajotusspektroskopia) on atomiemissiospektroskopiamenetelmä alkuaineiden mittaukseen. Laserplasmaspektroskopiassa näytteeseen kohdistetaan laserpulssi, joka muodostaa näyteaineesta kipinän eli plasman, jonka lähettämä valo kerätään spektrometriin. Tämän valon väreistä eli spektristä voidaan määrittää kaikki näyteaineessa olevat alkuaineet.
Laserplasmaspektroskopiaa on kehitetty heti laserin keksimisestä lähtien 1960-luvulta. Tunnettu esimerkki teknologiasta on Nasan Mars-mönkijä Curiosityn ChemCam-instrumentti.
Laitteisto alt=Laserplasmaspektroskopialaitteiston kaaviokuva|pienoiskuva|349x349px|Laserplasmaspektroskopialaitteiston kaaviokuva Laserplasmaspektroskopialaitteisto koostuu pulssilaserista, spektroskoopista ja optiikasta eli linsseistä tai peileistä joilla laser kohdistetaan näytteeseen ja kipinän valo kerätään spektroskooppiin.
Fysikaaliset periaatteet Laserkipinän emissiospektri paljastaa tietoa näyteaineen atomien elektronirakenteesta. Emissiospektrin viivat ovat seurausta atomeihin laserkipinän kuumuudessa syntyneiden viritystilojen purkautumisista. Jokaisella alkuaineella on sille ominaiset viritystilat ja niitä vastaavat viritysenergiat, joten viritysenergiat tunnistamalla voimme tunnistaa näyteaineen alkuaineet. Viritysenergiat vastaavat viivaspektrissä näkyviä valon aallonpituuksia.
Energiatasojen tunnistus perustuu atomin rakenteen tuntemukseen perustuviin teoreettisiin laskelmiin tai aiemmin tunnetuista aineista tehtyihin mittauksiin vertaamalla. Kevyimmillä alkuaineilla, kuten vedyllä ja heliumilla, elektronirakenne tunnetaan hyvin tarkasti, mutta raskaammilla alkuaineilla rakenne on paljon monimutkaisempi eikä kaikkia spektroskopiassa merkittäviä viritystiloja välttämättä vielä tunneta.
Laserplasmaspektroskopiakuvantaminen Laserplasmaspektroskopiakuvantamisessa tai -skannauksessa näitä mittauksia otetaan suuri määrä alueelta, jolloin voidaan muodostaa alkuainekuva koko alueesta. Suuri määrä tarkoittaa kymmeniä tuhansia, satoja tuhansia tai miljoonia mittauksia.
Laserplasmaspektroskopiakuvantamisella tuotettu alkuainekuva kivestä on hyödyllinen työkalu geologeille analysoimaan mitä kiviaineessa on ja miten se on muodostunut. Tämä auttaa ymmärtämään maa- ja kallioperää, mikä on arvokasta tietoa esimerkiksi kaivosteollisuudessa.
Lähteet
Aiheesta muualla LIBS-info verkkosivu (englanniksi)
Luokka:Spektroskopia