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The laser induced breakdown spectroscopy (LIBS) is a combination of laser ablation and optical emission spectroscopy. Due to the possibility of direct measurements on the sample surface and a minimum of required sample preparation investigations of building materials can be conducted quite fast. In combination with a scanning technique (translation stage or scanning mirrors head) the element distributions are evaluated taking in to account the heterogeneity of the material. This is a significant advantage compared to standard procedures. LIBS measurements are also time and cost saving in comparison to standard methods. The automated measurement procedures minimise the liability for errors. All elements are detectable and after calibration results can be quantified. At BAM LIBS has been successfully applied for the investigation of distribution and transport of different ions in building materials. Quantitative measurements are performed for chlorine, sodium, potassium, sulphur, lithium and hydrogen. Beside this the identification of substances and the evaluation of quantitative ratios by means of an integrated marker are possible. An overview about the principle and the possibilities of LIBS investigations of building materials is presented and typical applications are shown. The LIBS technique is on the step from laboratory application to on-site analyses.
Laser Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) is a combination of laser ablation, plasma formation and optical emission spectroscopy. The possibility of direct measurements on the sample surface, the minimum of necessary sample preparation and the automated setup allows for fast investigations of building materials. In combination with a scanning technique (translation stage or scanning mirrors head) the element distribution can be evaluated in consideration of the material's heterogeneity. LIBS measurements are also time-and cost-saving. The ingress profile of chlorine on a 50mm diameter concrete core up to a depth of 50mm can be measured and evaluated in less than 10 minutes. The results are normally referred to the evaporated mass, which is approximately the cement mass of the specific concrete. As a completion to micro XRF measurements also light elements like sodium or hydrogen can be detected. The spatial resolution of the measurement may reach 50 ìm at a maximum measurement frequency of up to 100 Hz. On the basis of calibration curves, results can be quantified.
In Zeiten knapper Kassen wird überall nach Wegen gesucht Kosten einzusparen. Im Bauwesen geht es dabei um Kosteneinsparungen ohne Reduktion der Sicherheit und Dauerhaftigkeit des Bauwerks. Beim Bauen im Bestand können mit einer zerstörungsfreien Prüfung von Bauwerken die Weiternutzung oder die erforderlichen Umbauten optimiert werden und so Kosten eingespart werden.
Die Eignung des Verfahrens der Laser Induzierten Breakdown Spectroscopy (LIBS) zur Kontrolle einer ausreichenden Beschichtung und zur Bestimmung der Schichtdicke von Hydrophobierungsschichten auch im Rahmen wiederholender Messungen sollte untersucht werden. Mit LIBS kann die Elementverteilung orts- und tiefenaufgelöst in oberflächennahen Bereichen quasi on-line bestimmt werden. Es ist keine Probenpräparation notwendig. Wiederholende Messungen würden das vorzeitige Erkennen beschädigter Beschichtungen ermöglichen, wodurch kostspielige Sanierungsmaßnahmen vermieden werden.
Our aim is the application of LIBS as a simple, quasi on-line method for the non-destructive testing of concrete. Concrete is naturally inhomogeneous. Therefore we must take into account the local variation of the element composition using a statistical analysis. Depending on how much cement and aggregate is measured with each laser pulse, a scan on the surface of a concrete specimen produces a distribution of points in the Rankin diagram which is used to characterise the concrete.
Der große Vorteil der vorgestellten Methode liegt in der quasi on-line Bereitstellung der Ergebnisse und in der Möglichkeit des Einsatzes direkt am Bauwerk. Die vorliegenden Meßergebnisse zeigen den erfolgreichen Einsatz von LIBS zur Messung der Betonzusammensetzung. Eine Unterscheidung von Zementen gelingt durch die Einordnung der Meßwerte ins Dreistoffdiagramm.
Neue kleine Laser, handliche Echellespektrographen und neuartige Lichtleiter lassen sich zu mobilen LIBS-Apparaturen kombinieren, die eine Messung undAuswertung vor Ort ermöglicht.