
Laser-induced breakdown spectroscpopy (LIBS)
Swerim har internationellt erkänd forskning inom LIBS (laser-induced breakdown spectroscopy) och arbetar med utveckling för att förbättra och implementera LIBS online i industriella applikationer. LIBS är en optisk mätmetod med unika egenskaper för att möjliggöra processkontroll baserad på kemisk analys. Analysen är snabb, kontaktfri och kan simultant analysera alla element i det periodiska systemet ‒ på alla former och typer av material ‒ i alla aggregeringstillstånd!

Från vänster: 1. LIBS för identifiering vid skrotsortering. 2. Möjligheter för olika typer av material. 3. LIBS på slagg för kemisk analys som möjliggör processkontroll.
Vad är LIBS?
Laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS) är en mätmetod baserad på en laser, som gör en snabb kemisk analys på ett material. Informationen som erhålls från mätningen är främst från den elementära sammansättningen, men även viss molekylär information kan erhållas. Det går t.ex. att översätta signalen till innehållandet av oxider och göra såväl kvantitativ som kvalitativ analys. LIBS är en metod för yt-analys, men genom att analysera varje laserpuls (skott-till-skott) kan även djupinformation erhållas och ytor kan kartläggas systematiskt.

Film från fältförsök.
Hur fungerar LIBS?
En laser med hög energi och korta pulser hettar upp och förångar, ablerar , en liten mängd av materialet (några få ng) och inducerar ett energirikt plasma. Det plasmat sänder ut, emitterar , ljus med våglängder som är specifika för varje element där varje element i det periodiska systemet har ett karaktäristiskt spektrum. Ljuset samlas in i en spektrometer, där våglängderna delas upp och görs om till en elektrisk signal som kan läsas av i en dator.

Schematisk bild över LIBS.
Möjligheter med LIBS
Det finns flertal fördelar med LIBS: en utrustning kan anpassas flexibelt efter behov och går att mäta on-line, mätningen sker kontaktfritt, materialet kan vara i alla aggregationstillstånd och behöver ingen provpreparering eller slät yta, analysen kan ske snabbt och som kvantifiering av halt eller klassificering och det går att följa processen remote.
Utmaningen med LIBS är att utforma optiken så att det blir stabila signaler. De erhållna spektrumen är en kombination av många komplexa processer i plasmat och varje ny applikation kräver en noggrant utformad metod för datautvärderingen.
Med hjälp av expertkompetens och erfarenhet av LIBS kan vi både få och ge helt nya insikter om den studerade processen!

Utvecklad LIBS-utrustning med mätning on-line på mesa i industrin.

En av fördelarna med LIBS är att det kan användas oavsett plats.
Exempel på projekt
Nedam är några exempel på projekt och lösningar vi har genomfört tillsammans med företag och institut:
- AUSOM Project – Automatic Sorting of Mixed Scrap Metals
- SenSoRe – Sensors and sorting for innovative recycling| Swerim
- CONSENO – Continuous sensing for the on‐line monitoring of metallurgical processes
- Sortering av produktionsspill (Outukumpu)
- Processövervakning av metalliska skrotflöden (Stena)
- Sortering av metallskrot (Kina)
- Kontroll av metalliskt skrotflöde (Brasilien)
- Processkontroll av het slagg och metal med kontinuerlig detektering on-line (t.ex. Paroc, Sandvik)
- Identifiering av stålskrot, aluminium, svart plast
- Analys av mesa och pappersmassa (Projekt OnlineLIBS)
- Projekt (AVGAS) Avgasanalys vid vakuumavgasning av stål | Vinnova
- Laser-based continuous monitoring and resolution of steel grades in sequence casting machines (LACOMORE) – Publications Office of the EU (europa.eu)
- Analys av malm (Projekt OM-LIBS)
- Kvalitetskontroll (skrot, gjutet material, slagg)
Publications
- LIBS outside Swerim: ChemCam for Scientists | ChemCam – NASA’s Mars Exploration Program
Kontakt
