Khi Theodore Maiman bắn xung laser đầu tiên vào năm 1960, một số người đã mô tả công nghệ mới này như một giải pháp đang cần giải quyết vấn đề. Nhưng các nhà khoa học nhanh chóng phát hiện ra rằng laser không phải là thứ mới lạ và bắt đầu phát triển các ứng dụng thực tế cho chúng. Ngày nay, các bác sĩ sử dụng tia laser để sửa chữa võng mạc bị tổn thương, tẩy vết bớt, xóa hình xăm đáng tiếc và thực hiện các vết cắt phẫu thuật tinh vi. Ngành công nghiệp điện tử kết hợp laser vào nhiều thành phần khác nhau, bao gồm máy quét mã vạch, hệ thống lưu trữ quang học và máy in máy tính . Và các nhà sản xuất khai thác năng lượng của tia laser để khoan lỗ trên kim cương và cắt các vật liệu khác nhau, từ titan đến nhựa.
Tia laser đặc biệt quan trọng đối với lĩnh vực hóa học phân tích . Các chuyên gia về hóa học phân tích phát triển các kỹ thuật để xác định thành phần hóa học của các chất. Một số kỹ thuật này đo các tính chất vật lý, chẳng hạn như khối lượng, chỉ số khúc xạ hoặc độ dẫn nhiệt. Các kỹ thuật khác dựa vào điện tích hoặc dòng điện để giúp xác định các bộ phận cấu thành của một chất. Và vẫn còn các phương pháp khác đo sự hấp thụ, phát xạ hoặc tán xạ của bức xạ điện từ. Loại thứ hai này được gọi là quang phổ .
Quang phổ dựa trên laser ngày càng trở thành một công cụ phân tích quan trọng. Hãy tưởng tượng một hệ thống laser được gắn trên một chiếc tàu thám hiểm đặt trên sao Hỏa . Khi nó bắn một xung laser vào bụi bẩn trên sao Hỏa, thiết bị đo đạc trên máy dò sẽ phát hiện ánh sáng phản xạ và xác định thành phần hóa học của đất. Bây giờ hãy tưởng tượng một người lính mang một hệ thống laser gắn trên lưng. Sử dụng một thiết bị thăm dò cầm tay có chứa cả tia laser và quang học, người lính phân tích một gói hàng khả nghi bên đường và xác định nó có chứa vật liệu nổ.
Loại phân tích laser này có vẻ giống như khoa học viễn tưởng, nhưng không phải vậy. Các nhà khoa học ngày nay có nhiều loại kỹ thuật phân tích dựa trên laser khác nhau. Chúng ta sẽ khám phá một số kỹ thuật đó trong bài viết này và kiểm tra chi tiết một - quang phổ đánh thủng gây ra bởi tia laze , hoặc LIBS - để minh họa các nguyên tắc cơ bản của công nghệ. Khi chúng tôi làm, bạn sẽ tìm hiểu cách phân tích laser đang giúp thúc đẩy mọi thứ từ an ninh nội địa, pháp y và chẩn đoán y tế đến chăm sóc sức khỏe, khảo cổ học và lịch sử nghệ thuật.
Trước tiên, chúng ta hãy đi sâu hơn vào những điều cơ bản của hóa học phân tích để hiểu cách công nghệ laser phù hợp với kho công cụ và kỹ thuật có thể được sử dụng để xác định các khối cấu tạo nguyên tố hoặc phân tử của các chất.
