LIBS使用高峰值功率的脈沖激光照射樣品，光束聚焦到一個很小的分析點（通常10-400微米直徑）。在激光照射的光斑區(qū)域，樣品中的材料被燒蝕剝離，并在樣品上方形成納米粒子云團。由于激光光束的峰值能量是相當高的，其吸收及多光子電離效應(yīng)增加了樣品上方生成的氣體和氣溶膠云團的不透明性，即便只是很短暫的激光脈沖激發(fā)。但是由于激光誘導擊穿光譜技術(shù)易受環(huán)境因素影響,同時在定量分方面與傳統(tǒng)技術(shù)相比還存在較大的差距,因此激光誘導擊穿光譜技術(shù)的推廣,有待于大批研究者的繼續(xù)努力。由于激光的能量顯著地被該云團吸收，等離子體逐漸形成。高能量的等離子體使納米粒子熔化，將其中的原子激發(fā)并且發(fā)出光。原子發(fā)出的光可以被檢測器捕獲并記錄為光譜，通過對光譜進行分析，即可獲得樣品中存在何種元素的信息，通過軟件算法可以對光譜進行進一步的定性分析（例如材料鑒別，PMI）和定量分析（例如，樣品中某一元素的含量）。

激光誘導擊穿光譜技術(shù)(Laser Induced Breakdown Spectroscopy )簡稱為LIBS，是由美國 Los Alamos 國家實驗室的 David Cremers 研究小組于1962年提出和實現(xiàn)的。這種激光器產(chǎn)生的脈沖寬度大約是在6-15ns之間，能夠滿足激光誘導擊穿光譜系統(tǒng)對激光能量的需要。自從1962年該小組成員Brech提出了用紅寶石微波器來誘導產(chǎn)生等離子體的光譜化學方法之后，激光誘導擊穿光譜技術(shù)開始被廣泛應(yīng)用于多個領(lǐng)域，如鋼鐵成分在線分析、宇宙探索、環(huán)境和廢物的監(jiān)測、文化遺產(chǎn)鑒定、工業(yè)過程控制、檢測、地球化學分析，以及美國NASA的火星探測計劃CHEMCAM等，并且開發(fā)出了許多基于LIPS技術(shù)的小型化在線檢測系統(tǒng)。

LIBS基本原理

脈沖激光束經(jīng)透鏡會聚后輻照在固體靶的表面，激光傳遞給靶材的能量大于熱擴散和熱輻射帶來的能量損失，能量在靶表面聚集，當能量密度超過靶材的電離閾值時，即可在靶材表面形成等離子體，具體表現(xiàn)為強烈的火花，并伴隨有響聲。激光誘導的等離子體溫度很高，通常在10000K以上，等離子體中含有大量激發(fā)態(tài)的原子、單重和多重電離的離子以及自由電子，處于激發(fā)態(tài)的原子和離子從高能態(tài)躍遷到低能態(tài)，并發(fā)射出具有特定波長的光輻射，用高靈敏度的光譜儀對這些光輻射進行探測和光譜分析分析，就可以得到被測樣品的成分、含量等信息。隨著激光器以及光譜儀小型化技術(shù)的發(fā)展，輕便的手持LIBS光譜儀成為現(xiàn)實。通常經(jīng)過聚焦后的激光功率密度達到GW/cm2量級，光斑處物質(zhì)蒸發(fā)、氣化和原子化后電離，形成高溫、高壓和高電子密度的等離子體。