LIBS (Laser Induced Breakdown Spectroscopy) is a type of optical emission spectroscopy used to measure elemental concentrations in a material. LIBS operates by using a pulsed, focused laser that is fired at a sample with sufficient pulse energy as to create a plasma around the area struck. Bound atomic electrons are striped from the atoms comprising the material. As the plasma cools, atoms recombine with electrons and in the process emit light in the UV, optical and IR regimes.

LIBS has been used for more than 30 years as a laboratory technique, capable of analyzing any element in the periodic table. Recently, the technique has been miniaturized into a handheld device (HH LIBS) capable of analyzer any element, depending on the spectrometer range chosen for the device.
Les techniques d’analyses d’un plasma sont :
Ainsi toute combinaison d’excitation laser/étincelle/décharge électroluminescente avec une détection de type MS/OES est envisageable et existe en version commercialisée ou prototype : OES, GDOES, GDMS, LIBS, LIBS avec MS … Les possibilités sont multiples. Cependant, lorsqu’il faut envisager la portabilité d’un ‘plasma’ analysable sur le terrain, ces possibilités se restreignent considérablement à :
Des deux techniques LIBS et arc/étincelle OES, la LIBS est la technique avec :
La technique par ablation laser existe depuis des décennies, mais l’évolution des lasers en termes de, rapport poids/puissance et de durée de vie a permis de les incorporer dans des appareils portables. Parallèlement la miniaturisation des capteurs CCD et l’augmentation du nombre de pixels a ouvert des perspectives quant ’à la résolution des spectromètres permettant ainsi de considérablement miniaturiser ces derniers.
les Z de SciAps sont des analyseurs portatifs utilisant la Spectroscopie à Détection Induite Laser (LIBS, type de spectroscopie d’émission optique atomique OES/SEO). Depuis le début du 19ème siècle, les scientifiques ont découvert que des éléments émettent des couleurs spécifiques de la lumière lors de leur désexcitation d’un état ionisé à un état stable. Cette combinaison de couleurs est une signature unique pour chaque élément. La longueur d’onde (couleur) des lignes spécifiques révèle les éléments présents et l’intensité de la lumière à une longueur d’onde donnée est liée à la concentration de chaque élément.
L’exemple le plus communément connu est celui de l’analyse du plasma de ‘queue’ des comètes et des astres qui permet aux astronomes de déterminer les éléments qui s’y trouvent. L’avènement des télescopes analysants de 30nm à 1000nm embarqués sur des satellites depuis de début des années 80 a permis de s’affranchir de l’atmosphère terrestre. En effet l’atmosphère agit (fort heureusement pour l’homme) comme un filtre des UV mais qui (malheureusement pour les télescopes terrestres) atténue considérablement des radiations provenant des comètes telles que celles du carbone et d’autres éléments qu’il n’est donc possible de détecter. Ainsi les LIBS performants (comme tous les appareils OES) travaillent sous atmosphère d’argon (parfois d’hélium ou vide partiel ou CO2 partiel pour certains appareils de laboratoire). La LIBS peut travailler sous air au détriment de la stabilité du plasma et de la sensibilité de bon nombre de longueurs d’ondes.
La SEO traditionnelle utilise des étincelles et des flammes (analyse de liquides en AA ou ICP) pour générer un plasma. L’invention et les développements récents de la technologie laser permettent d’utiliser les lasers. Cela donne un contrôle plus précis (ponctuel et d‘énergie maitrisée) de la formation du plasma. Contrairement aux étincelles et aux flammes, le laser peut générer des plasmas à la surface d’échantillons non conducteurs et non préparés, comme les sols, les roches ou les liquides. La LIBS est une méthode d’excitation ‘PULSEE’ (non continue). Il s’agit d’une analyse d’un état transitoire entre une température de plus de 15 000 à 25 000 degrés à quelques milliers de degrés sur un laps de temps de quelques dizaines à quelques centaines de nanosecondes. Les acquisitions sont dont extrêmement rapides et elles requièrent du matériel de haute technicité (synchronisation des tirs et des ‘démarrage’ d’acquisition de données après le tir) :

L’analyse des échantillons se décompose en cinq étapes
Sur les LIBS de la série Z de SciAps, des calibrations sont ajoutées en usine (pour des calibrations types prédéfinies). Les opérateurs peuvent aussi créer leurs propres routines d’étalonnage.