元素分析是指通過對物質進行定性分析和定量分析，從而獲取物質的成分和含量信息的方法，在化工與能源、材料學、環境檢測、生物醫學及食品檢測等領域都有廣泛的應用，與人類社會的生產生活息息相關。
如：在工業生產中，元素分析是質量控制的關鍵環節。鋼鐵中的鉻、鋁合金中的鎂含量直接影響材料力學性能；水泥生料中鈣、硅、鋁、鐵的比例決定成品強度與耐久性；食品與藥品中有害重金屬（如鉛、砷、汞）的限量檢測更是關乎公眾健康安全的底線要求。精準的元素分析數據為工藝優化、標準制定和合規監管提供了科學依據。
在礦產資源勘探中，快速準確的元素分析能夠評估礦石品位、指導開采決策，尤其對鋰、鈷等戰略性新能源礦產的高效識別具有重要意義。在環境領域，土壤重金屬污染監測、大氣顆粒物溯源分析等都需要依賴高靈敏度的元素檢測技術，為生態修復與污染治理提供數據支撐。
但傳統元素分析方法通常是化學分析法，通過化學試劑與物質中成分的化學反應實現對物質元素的定性分析和定量分析，濕化分析法是最常用的化學分析法。化學分析法的定量分析結果準確度高，但分析過程較繁瑣，需要多種化學試劑，對環境影響大，且無法進行痕量元素分析。
當前，也有企業和科研機構使用XRF檢測方法進行元素分析，但XRF對輕元素（如碳、氮、氧等）的檢測靈敏度較低，且檢測限相對較高，難以滿足痕量元素的精確測定需求；其次，采用XRF檢測方法，基體效應顯著，樣品的物理形態、表面平整度及組成差異均會對測量結果產生較大干擾，定量分析往往依賴標準樣品進行校準，通用性受限；另外，對于薄膜或微量樣品，XRF需要嚴格的制樣要求，操作不當易導致數據偏差；此外，設備購置與維護成本較高，且涉及X射線輻射安全管理，也在一定程度上制約了其普及應用。因此，在選擇元素分析方法時，需結合樣品特性與檢測目標綜合權衡。
LIBS激光元素分析作為一種新興原子光譜技術，通過超短脈沖激光聚焦樣品表面形成等離子體，利用光譜儀對等離子體發射光譜進行分析，識別樣品中的元素組成成分，可以進行材料的識別、分類、定性以及定量分析，在元素分析領域發揮著越來越重要的作用，并作為一種快速、無損、多元素同步分析的前沿檢測手段，正在深刻改變材料、環境監測、工業質量控制及新能源研發等領域的分析范式，成為現代科研、工業創新的重要工具。
LIBS工作原理圖
相比化學分析法和XRF檢測方法，LIBS激光元素分析儀優勢顯著：
﹡全元素覆蓋：可檢測元素周期表中幾乎所有元素，包括碳（C）、氫（H）、氧（O）、氮（N）、鋰（Li）、鈹（Be）、硼（B）等輕元素。
﹡無需復雜制樣：直接對固體、粉末（需壓片）等樣品進行分析，省去繁瑣的化學前處理
﹡分析速度快：毫秒級響應，滿足在線實時檢測需求
﹡安全環保：無需化學試劑，無輻射危害
近日，萊森光學一體式LIBS元素分析儀功能全面，憑借毫秒級分析速度、廣泛的元素覆蓋能力及智能化光譜融合技術，在元素分析、冶金行業礦石品位在線分選、珠寶與寶石鑒定、煤炭與化石燃料分析、土壤重金屬污染監測、中藥材品質控制、水泥品質在線監控、電力行業絕緣子污穢分析、石油焦在線檢測、鋰電池元素組成分析等場景被廣泛應用，為科研與工業應用提供了高效、精準的元素分析解決方案。
萊森光學一體式LIBS激光元素分析儀
元素定量分析
采用LIBS元素分析技術進行元素定性、定量分析，具備無需復雜的樣品預處理、分析速度快、靈敏度高、可同時進行多元素檢測等優勢，常用于工業生產中的在線質量監控和材料成分快速篩查。如：在鋼材中可準確檢測鉻元素的含量以評估其耐腐蝕性能；在鋁合金中可定量分析鎂元素以判斷合金的輕量化與強度特性；在玻璃中可測定鐵雜質含量以控制其光學透明度，在硫酸銅中則可精確測量銅元素的濃度以保障化工生產的純度要求。
Pb元素（405.78nm）平面分布圖 Pb元素測量平面圖
冶金行業礦石品位在線分選
在冶金行業中，采用LIB激光元素分析技術進行礦石品位的在線分選，利用其非接觸、無需制樣、多元素秒級同步檢測的核心優勢，實現對傳送帶上礦石的實時識別與分流，為冶金行業礦石品位在線分選提供了從采礦到選礦全鏈條的智能化解決方案，顯著提升了資源利用率、降低了能耗與化驗成本，并推動了選礦工業的數字化升級。
鋰礦成分分析
珠寶與寶石鑒定
在寶石學研究中，特定元素及其含量對寶石的礦物學特征、種屬鑒定及商業價值具有決定性影響。以翡翠為例，Fe元素作為關鍵致色離子，其價態與含量直接調控翡翠的綠色調深淺、飽和度及整體色澤表現，是區分"帝王綠""陽綠""豆綠"等商業品級的核心指標之一。采用LIBS元素分析進行分析，其微損甚至無損檢測，能夠精準獲取翡翠中Fe、Cr、Mn、Ti等微量元素的定量信息，為寶石的質量評估、產地溯源及種屬分類提供高維度的數據支撐，顯著提升鑒定工作的客觀性與效率。
翡翠特征光譜
煤炭與化石燃料分析
在煤質領域中，LIBS激光元素分析技術可把煤樣中有機元素（C、H、O、N、S等）與無機元素（Na、Fe、Al、Ca、Si、Mg等）的快速同步定量分析，精準刻畫元素在煤基質中的空間分布特征與富集規律。此外，基于LIBS光譜中特征譜線強度與煤分子結構信息的關聯性，該技術還可間接解析煤的化學結構特征，包括含氧官能團（如羧基、羥基）的相對豐度、芳香環縮合度及烷基側鏈的分布狀況，為煤階判定、工藝適用性評價及清潔高效利用提供多維度的分子層面信息。
煤質分析光譜圖
土壤重金屬污染監測
土壤重金屬污染不僅導致土壤肥力下降，更對人體健康構成潛在威脅。LIBS激光元素分析技術作為一種快捷、準確的土壤重金屬檢測方法，能夠精準測定鎘、鉛、鉻、砷等元素含量，為土壤污染診斷、修復技術研發及防治策略制定提供科學依據。
土壤樣品元素檢測
中藥材品質控制
結合特征波段提取與化學計量學方法，采用LIBS激光元素分析技術對不同硫熏程度的中藥材進行快速鑒別，并建立元素指紋圖譜。通過對天麻、丹參、浙貝母、藏藥"佐太"等中藥材內部多種元素的特征研究，為探究元素與藥材品質、功效的關聯性提供基礎數據，推動中藥質量控制向標準化、科學化方向發展。
硫熏浙貝母元素識別
藏藥“佐太”元素快速分析
中藥材元素檢測
水泥品質在線監控
在水泥熟料燒成工序中，LIBS元素分析技術可對生料進行非接觸式、秒級在線檢測，同步定量分析Ca、Si、Al、Fe、Mg等關鍵氧化物含量，并實時計算石灰飽和系數（KH）、硅率（SM）、鋁率（IM）等核心工藝率值。檢測數據可直接反饋至配料控制系統，實現原料配比的動態優化與閉環調控，從而顯著提升生料入窯合格率與熟料成品品質，有效避免因成分波動導致的游離氧化鈣（f-CaO）偏高及窯況不穩等問題，進而降低燒成能耗與NO?、SO?等污染物排放，為水泥智能制造提供關鍵的數據支撐與技術保障。
水泥生料LIBS光譜圖
電力行業絕緣子污穢分析
LIB激光元素分析技術無需樣品預處理，高度契合電力行業戶外現場快速診斷需求。通過采集絕緣子表面污穢的等離子體發射光譜，結合機器學習模式識別算法，可實現污穢等級的快速聚類判別與智能分級，為電力設備狀態評估及預防性維護決策提供原位、實時的檢測數據支撐。
絕緣子污穢的LIBS光譜
石油焦在線檢測
石油焦作為石油深加工的重要副產品，石油焦因其高熱值、高導電性和化學穩定性，被廣泛應用于電解鋁陽極材料、冶金燃料、石墨電極制備及鋰電池負極材料等工業領域。LIBS激光元素分析技術能快速、準確地在線檢測石油焦中的鐵、銅等關鍵雜質元素含量，為石油焦的質量控制與分級提供高效手段，直接保障其在鋰電池負極、電解鋁陽極等高端應用中的性能與可靠性。
石油焦LIBS光譜
鋰電池元素組成分析
隨著高能量密度鋰離子電池在新能源汽車及儲能領域的規模化應用，精準解析正極（如NCM、LFP）與負極（如石墨、硅碳）材料的元素配比及分布均勻性，成為優化電化學性能、循環穩定性及安全性的關鍵前提。LIBS元素分析技術憑借其無需研磨消解、無需真空環境、微損甚至無損檢測的核心優勢，可在數秒內同步定量分析Li、Ni、Co、Mn、Fe、P、C等多種元素的含量及空間分布，有效規避傳統ICP-MS、XRF等方法在制樣周期長、基體干擾大等方面的局限。此外，LIBS技術對固態電池界面演化、充放電過程中鋰元素遷移行為的原位監測潛力，正推動其從實驗室離線表征向電池生產在線質控及服役狀態實時評估的技術跨越，成為支撐鋰電池智能制造與全生命周期管理的重要分析手段。
鋰離子電池在紫外區域和可見光區域的LIBS譜圖
隨著新質生產力對分析精度與效率要求的不斷提升，LIBS激光元素分析技術在多元場景中發揮日益重要的作用。萊森光學作為一家“光譜檢測技術的創新與應用”的高新技術企業，自研LIBS激光激光元素分析技術全系列產品具備進口替代的實力，該技術產品解決了行業原子發射光譜、無法應用于工業在線原立測量復雜、惡劣工業場景，XRF熒光光譜無法測量原子序數Z<12輕質元素行業痛點。同時該技術產品也入庫了深圳市工業和信息化局關于發布深圳市首臺(套)重大技術裝備推廣應用指導目錄，并榮獲中國光學學會行業"2025年激光金耀獎"新應用獎。
此次發萊森光學一體式LIBS元素分析儀功能的全面升級，通過模塊化設計與多源光譜融合創新，為各領域用戶提供了從微觀元素檢測到宏觀智能分析的全鏈條解決方案，推動分析技術向更高效、更智能、更綠色的方向持續演進。歡迎廣大客戶、合作伙伴前來咨詢合作，共同探討共LIBS技術在多場景中的應用路徑與發展方向。
轉自：鳳凰網
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