一、 LIBS核心原理

LIBS全称激光诱导击穿光谱（Laser-Induced Breakdown Spectroscopy）。

LIBS技术采用高能脉冲激光作为激发源，经光学系统聚焦后作用在样品表面，被聚焦光斑所覆盖的样品区域具有较高的能量密度，当大于击穿阈值能量时，会在局部产生等离子体，称为激光诱导等离子体。这类等离子体在局部的温度和能量密度很高，在等离子体冷却的过程中，处于激发态的原子和离子发生电子能级跃迁，辐射出特定波长的光子。利用光谱仪将释放的光子收集得到光谱，通过分析光谱中的谱峰位置、峰强等信息，可以确定被测样品的元素组成。下图是LIBS系统的原理图，激光经过透镜聚焦后，打在样品表面，激发等离子体，等离子体光谱经过采集透镜进入到光纤，再经光纤进入到光谱仪，光谱仪采集光谱信号，再由处理器进行处理，对比数据库，分析样品元素组成。

LIBS系统原理图

LIBS技术已经存在很多年，主要用于实验室机型，近些年随着激光器和光谱仪的发展和小型化，手持机型得以推出，将激光器、微型光谱仪、主控、电池集成枪式机身，可实现现场无损快速检测，无需样品打磨、消解等前处理。

手持LIBS分析仪

二、 手持LIBS分析仪核心优缺点（对比主流手持XRF）

优势

1. 轻元素检测优于XRF：精准测C、Li、B、Be、Mg、Al、Si，可区分304/304L、碳钢碳含量、锂电正极材料，XRF几乎无法检测碳、锂元素

2. 无放射源：激光安全等级属于3B类，无X射线辐射，无需辐射备案、环评审批，跨厂区/异地使用不受监管限制

3. 检测超快：1–3秒出结果，光斑小，常见为50~100μm，可测焊点、镀层、微小区域、粗糙锈蚀表面

4. 微损：表层烧蚀仅微米级，文物、精密零件可无损筛查

5. 测量范围宽：从锂到重金属全元素覆盖

劣势

1. 定量精度整体弱于XRF

2. 激光器、微型光谱仪成本高，整机售价高于同档次手持XRF

三、手持LIBS分析仪主流应用场景

1. 工业PMI材料验证（最大下游，占比≈45%）

压力容器、管道焊缝、不锈钢/合金钢、铝合金、铜合金来料复检、钢厂炉前快速分选、特种设备探伤

2. 废旧金属回收分拣

混合废钢、铝镁废料、铜镍杂料快速分料，解决含碳合金钢分选痛点

3. 锂电新能源（增长最快赛道）

磷酸铁锂、三元材料、锂盐、铝箔铜箔来料成分筛查、锂电回收材料鉴别

4. 地质矿产勘探

野外矿石品位快速筛查、土壤重金属现场污染监测

5. 石化电力

管道腐蚀材质甄别、电厂合金管件巡检、加氢装置硅含量检测

6. 文博考古、安防应急、特殊来料质检

四、手持LIBS分析仪发展情况与趋势

目前进口机型昂贵，在高端市场，海外品牌垄断，靠精度、稳定性、品牌壁垒占据石化、核电、航空高毛利订单；在中端市场，国产快速突围，性价比+本地化售后优势明显，锂电、再生资源、中小制造企业逐步替代进口；在低端市场，主打废金属分拣入门需求，国产机型基本占据全部市场，国外产品无对应型号。

目前LIBS处于缓慢的发展期，技术和政策利好，但也存在发展的卡点与挑战。

技术和政策利好：

1. XRF无法满足碳/锂检测刚需

新能源锂电、含碳合金钢、316L低碳不锈钢强制甄别，只有LIBS可现场快速检测，刚需不可替代

2.再生资源政策红利

废钢、废铝、有色金属回收规范化，环保、税务监管倒逼快速分拣设备普及

3. 特种设备安全强制检测

压力容器、压力管道、锅炉定期PMI材质核验，市场存量替换空间巨大

4. 无辐射合规优势

XRF辐射报备流程繁琐，工厂、园区、跨区域巡检优先采购LIBS规避监管成本

5. 国产替代政策

高端科学仪器专项扶持，激光器、微型光谱核心元器件国产化突破，持续压降整机成本

发展的卡点与挑战：

1. 核心元器件卡脖子

高端窄线宽脉冲激光器、高精度衍射光栅、制冷探测器仍大量依赖进口，拉高成本、制约性能上限

2. 定量精度短板

基体效应、表面干扰校正算法难度高，仍难匹敌台式直读光谱、实验室ICP

3. 市场认知度不足

多数终端仍优先选用成熟手持XRF，LIBS推广教育成本偏高

4. 行业标准不完善

LIBS现场检测国标、计量溯源体系不如XRF完善，部分第三方检测机构采信度有限

5. 价格偏高

同配置售价高于XRF，中小客户初期采购门槛高

五、适配手持LIBS的激光器技术攻克

杏林睿光一直关注LIBS行业的发展，参考国外手持LIBS高端机型的激光器参数，如赛默飞、赛普思等，结合公司自身技术优势，推出了小型化的高能纳秒激光器，重复频率可达50Hz，单脉冲能量大于5mJ。激光器采用端面泵浦技术，端泵方案的激光器体积约为侧泵方案的三分之一，能满足手持机型的小型化需求。泵源采用的是杏林睿光自产的叠阵光源，可根据需求高度定制化，同时还具有绝对的成本优势，无需外购泵源。叠阵光源是将多个半导体bar叠加在一起，形成一个面光源，大大提高了峰值功率，且体积小巧。

杏林睿光 端面泵浦用的叠阵光源

端泵方式：横截面小，适用于手持LIBS设备

侧泵方式：横截面大，不适用于手持LIBS设备

激光器采用被动调 Q 方案，Nd：YAG 与 Cr：YAG 晶体键合，技术路线与杏林睿光特色微片激光器保持一致，相关工艺我们具备深厚的技术积累，可实现长寿命、高稳定性、宽温工作等特点。键合晶体的环境适应性优异，适用于手持设备经常搬运和振动的应用场景，甚至能扛住摔落损坏的风险。 

激光器内置了半导体制冷器，可使激光器内部工作在恒定的温度下，无惧户外的高低温环境。

激光器还采用平行封焊工艺，在惰性气体的环境下进行密封，有利于延长激光器的寿命，且无需螺钉，进一步减小了体积。

杏林睿光 适配手持LIBS的激光器

杏林睿光 适配手持LIBS的激光器参数：

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