LIBS使用高峰值功率的脈沖激光照射樣品，光束聚焦到一個(gè)很小的分析點(diǎn)（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(tuán)。由于激光光束的峰值能量是相當(dāng)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(tuán)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(dǎo)擊穿光譜技術(shù)易受環(huán)境因素影響,同時(shí)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(dǎo)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(tuán)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(cè)器捕獲并記錄為光譜，通過對(duì)光譜進(jìn)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(duì)光譜進(jìn)行進(jìn)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(dǎo)擊穿光譜技術(shù)(Laser Induced Breakdown Spectroscopy )簡(jiǎn)稱為L(zhǎng)IBS，是由美國 Los Alamos 國家實(shí)驗(yàn)室的 David Cremers 研究小組于1962年提出和實(shí)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(dǎo)擊穿光譜系統(tǒng)對(duì)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(dǎo)產(chǎn)生等離子體的光譜化學(xué)方法之后，激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)開始被廣泛應(yīng)用于多個(gè)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(cè)、文化遺產(chǎn)鑒定、工業(yè)過程控制、檢測(cè)、地球化學(xué)分析，以及美國NASA的火星探測(cè)計(jì)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(cè)系統(tǒng)。

LIBS基本原理

脈沖激光束經(jīng)透鏡會(huì)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(kuò)散和熱輻射帶來的能量損失，能量在靶表面聚集，當(dāng)能量密度超過靶材的電離閾值時(shí)，即可在靶材表面形成等離子體，具體表現(xiàn)為強(qiáng)烈的火花，并伴隨有響聲。激光誘導(dǎo)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(zhǎng)的光輻射，用高靈敏度的光譜儀對(duì)這些光輻射進(jìn)行探測(cè)和光譜分析分析，就可以得到被測(cè)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(shí)。通常經(jīng)過聚焦后的激光功率密度達(dá)到GW/cm2量級(jí)，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。