一、引言

激光诱导击穿光谱（Laser-Induced Breakdown Spectroscopy, LIBS）是一种无需样品预处理、适用于多种材料成分分析的先进技术。其非接触、快速响应的特点使其在冶金、环保、食品、地质、航空航天等领域具有广阔应用前景，尤其适合高温、腐蚀性强或难以取样的场景。

二、LIBS的基本原理与发展历程

LIBS技术通过高能激光脉冲聚焦于样品表面，激发出等离子体，再利用光谱仪采集等离子体辐射光谱，从而识别元素种类与含量。其核心步骤包括：

激光烧蚀样品表面；

等离子体形成与发射；

光谱采集与元素识别；

数据建模与定量分析。

三、核心技术与系统构成

1. 高功率激光器与聚焦系统

如Nd:YAG激光器、光纤激光器，具备高能量密度与可控频率。

2. 光谱采集与分析模块

采用CCD或ICCD相机配合分光镜进行宽谱段采集。

3. 自动化样品定位与扫描平台

适用于生产线上的连续检测任务。

4. AI驱动的数据建模与校准系统

基于机器学习建立元素浓度预测模型，提高测量精度。

四、典型应用场景

1. 钢铁合金成分在线检测

在炼钢过程中实时监测合金元素含量，优化配料控制。

2. 土壤重金属污染快速筛查

野外现场检测As、Pb、Cd等污染物，支持环境治理决策。

3. 废旧金属分类回收检测

自动识别铜、铝、不锈钢等金属种类，提升资源利用率。

五、挑战与未来发展趋势

当前面临的问题包括：

等离子体波动影响测量重复性；

复杂基质效应导致误差放大；

设备体积大、维护成本高。

未来发展方向包括：

微型化便携式LIBS设备开发；

多模态融合检测系统构建（如XRF+LIBS）；

AI辅助数据补偿与自适应建模；

标准化LIBS数据库建设与共享机制；

工业自动化产线深度集成应用。