Kiedy Theodore Maiman wystrzelił pierwszy impuls laserowy w 1960 roku, niektórzy opisywali nową technologię jako rozwiązanie wymagające problemu. Jednak naukowcy szybko odkryli, że lasery nie są nowością i zaczęli opracowywać dla nich praktyczne zastosowania. Dziś lekarze używają laserów do naprawy uszkodzonych siatkówek, wybielania znamion, usuwania godnych pożałowania tatuaży i wykonywania delikatnych cięć chirurgicznych. Przemysł elektroniczny wykorzystuje lasery do różnych komponentów, w tym skanerów kodów kreskowych, optycznych systemów pamięci masowej i drukarek komputerowych . Producenci wykorzystują energię laserów do wiercenia otworów w diamentach i cięcia materiałów, od tytanu po plastik.
Lasery są szczególnie ważne w dziedzinie chemii analitycznej . Eksperci chemii analitycznej opracowują techniki określania składu chemicznego substancji. Niektóre z tych technik mierzą właściwości fizyczne, takie jak masa, współczynnik załamania lub przewodność cieplna. Inne techniki opierają się na ładunkach elektrycznych lub prądzie, które pomagają zidentyfikować części składowe substancji. I jeszcze inne metody mierzą absorpcję, emisję lub rozpraszanie promieniowania elektromagnetycznego. Ta ostatnia kategoria jest znana jako spektroskopia .
Spektroskopia laserowa staje się coraz ważniejszym narzędziem analitycznym. Wyobraź sobie system laserowy zamontowany na łaziku na Marsie . Kiedy wystrzeliwuje impuls laserowy na marsjańską ziemię, oprzyrządowanie łazika wykrywa odbite światło i określa skład chemiczny gleby. A teraz wyobraź sobie żołnierza niosącego na plecach system laserowy. Za pomocą ręcznej sondy zawierającej zarówno laser, jak i optykę, żołnierz analizuje podejrzaną przesyłkę przydrożną i stwierdza, że zawiera ona materiał wybuchowy.
Ten rodzaj analizy laserowej wydaje się być science fiction, ale nim nie jest. Naukowcy mają dziś do dyspozycji wiele różnych rodzajów technik analitycznych opartych na laserach. W tym artykule przyjrzymy się niektórym z tych technik i przeanalizujemy jedną — spektroskopię indukowanego laserowo rozpadu lub LIBS — szczegółowo, aby zilustrować podstawy tej technologii. Dzięki temu dowiesz się, w jaki sposób analiza laserowa pomaga we wszystkim, od bezpieczeństwa wewnętrznego, medycyny sądowej i diagnostyki medycznej po opiekę zdrowotną, archeologię i historię sztuki.
Najpierw zagłębmy się w podstawy chemii analitycznej, aby zrozumieć, w jaki sposób technologia laserowa pasuje do arsenału narzędzi i technik, które można wykorzystać do określenia pierwiastkowych lub molekularnych elementów budulcowych substancji.
