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J200激光剝蝕進(jìn)樣系統(tǒng)

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J200激光剝蝕進(jìn)樣及光譜分析系統(tǒng)—刑偵樣品處理的新選擇

一、技術(shù)背景

產(chǎn)品來(lái)自于美國(guó)ASI公司,是一家專(zhuān)門(mén)研究激光剝蝕及光譜分析技術(shù)的高科技公司,研發(fā)人員均為美國(guó)勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的科研人員。公司總裁Russo博士為美國(guó)勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的*科學(xué)家,從事激光剝蝕及激光光譜元素分析技術(shù)30多年,創(chuàng)造性的將激光剝蝕技術(shù)(LA技術(shù))及激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)(LIBS技術(shù))相融合,研發(fā)了J200系列激光剝蝕進(jìn)樣及光譜分析系統(tǒng)。

二、系統(tǒng)功能及用途


J200 激光剝蝕進(jìn)樣及光譜分析系統(tǒng)創(chuàng)造性的將納秒LA與LIB相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)了LIBS與LA-ICP-MS的同時(shí)測(cè)量,具備多種測(cè)量功能:同時(shí)測(cè)量常量、微量元素和同位素(與ICP-MS聯(lián)用);分析有機(jī)元素及輕元素;快速元素制圖;歸一化ICP-MS等離子體發(fā)射信號(hào)。主要用于地質(zhì)礦物、土壤、植物、合金、新能源材料、刑偵證據(jù)等樣品的剝蝕進(jìn)樣及化學(xué)組分分析。
J200激光剝蝕進(jìn)樣及光譜分析系統(tǒng)可與市面上的普通四級(jí)桿質(zhì)譜儀、飛行時(shí)間質(zhì)譜儀和多接收質(zhì)譜儀等常見(jiàn)質(zhì)譜儀聯(lián)用。

三、工作原理

激光剝蝕進(jìn)樣及光譜分析系統(tǒng)將LA與LIBS技術(shù)相結(jié)合:J200接收等離子體發(fā)射光進(jìn)行快速光譜分析,同時(shí)將激光剝蝕顆粒高效傳輸至ICP-MS系統(tǒng)。

J200 LA-LIBS復(fù)合系統(tǒng)內(nèi)部圖

四、系統(tǒng)組成

主機(jī)系統(tǒng):包含激光器及控制系統(tǒng)、激光傳輸光學(xué)元件、樣品臺(tái)、樣品室、氣體管路系統(tǒng)等、樣品成像系統(tǒng)等;
等離子體光譜檢測(cè)器:Czerny Turner光譜儀/ICCD相機(jī)、階梯光柵光譜儀/ICCD相機(jī)、同步4/6通道CCD光譜儀三種LIBS檢測(cè)器可選;
軟件系統(tǒng):系統(tǒng)操作軟件、數(shù)據(jù)分析軟件、TruLIBS發(fā)射光譜數(shù)據(jù)庫(kù)、化學(xué)統(tǒng)計(jì)軟件。

五、應(yīng)用領(lǐng)域


生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域(如土壤、植物分析) 刑偵司法鑒定(如法醫(yī)毒物化學(xué)鑒定)

地質(zhì)礦產(chǎn)領(lǐng)域(如地質(zhì)樣品的同位素定年) 考古領(lǐng)域
合金組分檢測(cè)(如鋼鐵成分分析) 生物醫(yī)藥
海洋地質(zhì)領(lǐng)域(如海洋沉積物分析) ......
新能源領(lǐng)域(如太陽(yáng)能板元素分析)

六、硬件特點(diǎn)

高度穩(wěn)定Q-switched 短脈沖Nd:YAG激光,波長(zhǎng)至213 nm。
高重復(fù)率且高度穩(wěn)定Yb-based的飛秒級(jí)激光,使用壽命長(zhǎng),不會(huì)對(duì)光學(xué)器件造成損壞。
緊湊和模塊化設(shè)計(jì),J200具有LA和LIBS雙系統(tǒng)測(cè)量能力,可以單獨(dú)運(yùn)行LA 或LIBS,或者同時(shí)運(yùn)行LA- LIBS復(fù)合系統(tǒng)。
自動(dòng)樣品高度調(diào)整功能,解決樣品表面凹凸不平,保持相同的激光焦點(diǎn),提供相同的激光能量,確保所有采樣點(diǎn)的激光剝蝕均勻一致。ASI公司的此技術(shù)獲得美國(guó)。
Flex樣品室內(nèi)置鑲嵌塊,優(yōu)化氣流和顆粒清潔能力,滿(mǎn)足不同測(cè)量需求。并且,F(xiàn)lex測(cè)量室的設(shè)計(jì)為等離子體光提供觀測(cè)角度,LIBS測(cè)量更靈敏。
*的微集氣管設(shè)計(jì),已申請(qǐng)美國(guó),減少排氣,防止集結(jié)剝蝕顆粒,消除記憶影響。
雙路、高精度的數(shù)字流量控制器和電控閥,用于氬氣、氦氣及補(bǔ)充氣體的輸送。運(yùn)輸氣體和補(bǔ)充氣體流向樣品室,ICP-MS系統(tǒng)按順序自動(dòng)運(yùn)行,并被精確控制,帶來(lái)完美氣流,防止等離子體火焰噴出。
高分辨率雙相機(jī)系統(tǒng)和*的照明系統(tǒng)。雙CMOS相機(jī)分別用于寬視野觀察樣品表面和高倍成像某一區(qū)域。具備三種照明方式:LED泛
光燈、透射光和同軸反射光,光強(qiáng)和色彩可控。

高分辨率成像


同軸光色和光強(qiáng)下樣品圖片對(duì)比

三種LIBS檢測(cè)器可選,滿(mǎn)足不同分析需求:Czerny Turner光譜儀/ICCD相機(jī)、階梯光柵光譜儀/ICCD相機(jī)、同步6通道CCD光譜儀。獨(dú)立的LIBS系統(tǒng),多可容納2個(gè)探測(cè)器。

LIBS歸一化ICP-MS等離子體的發(fā)射信號(hào)

可選擇配置飛秒級(jí)LA系統(tǒng),提升系統(tǒng)分析能力。
來(lái)自美國(guó)專(zhuān)家團(tuán)隊(duì)的LA和LIBS應(yīng)用支持。ASI公司依托美國(guó)勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室?guī)资昙す鈩兾g研究成果,技術(shù)團(tuán)隊(duì)科研經(jīng)歷豐富,能夠?yàn)橛脩?hù)提供的LA和LIBS系統(tǒng)應(yīng)用指導(dǎo)。


七、軟件特點(diǎn)

系統(tǒng)軟件Axiom LA具有直觀友好的圖形用戶(hù)界面(GUI)和強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析功能。可瀏覽不同樣品區(qū)域,設(shè)置多種采樣方法;分析LIBS光譜和時(shí)間分辨ICP-MS信號(hào);整合了J200 LA-LIBS系統(tǒng)與ICP-MS系統(tǒng)雙向通訊控制。通過(guò)系統(tǒng)軟件,輕松控制硬件組件,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量。
輕松實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的激光采樣模式。系統(tǒng)軟件的大對(duì)話(huà)窗口清晰顯示樣品圖像,并任意編輯激光采樣方式,如直線(xiàn)、曲線(xiàn)、隨機(jī)點(diǎn)、網(wǎng)格任意大小和自定義模式等。結(jié)構(gòu)繁雜的樣品表面,也可準(zhǔn)確采樣。
多種分析方法:全分析、夾雜物和微斑分析、深度分析和元素分布制圖。
通過(guò)軟件菜單實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化測(cè)量。匯總多個(gè)硬件組件指令,按時(shí)間排序,創(chuàng)造軟件“菜單”。執(zhí)行“菜單”實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化測(cè)量。調(diào)用“菜單”即可重復(fù)測(cè)量,也可復(fù)制部分“菜單”并結(jié)合新指令,制定新的采樣方法。

強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析工具用于復(fù)雜的LIBS光譜分析。Trulibs™是ASI公司*的LIBS光譜數(shù)據(jù)庫(kù),來(lái)自真正的LIBS等離子體,譜線(xiàn)識(shí)別快速而準(zhǔn)確。波長(zhǎng)、元素等搜索在數(shù)秒內(nèi)完成。支持直接上傳LIBS譜線(xiàn)。
連續(xù)背景去除、峰面積積分、重疊光譜的曲線(xiàn)擬合等光譜分析功能,有效處理LIBS譜峰,進(jìn)行定量分析。在多激光脈沖采樣過(guò)程中,監(jiān)測(cè)LIBS強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)或不同樣品LIBS強(qiáng)度比率。能夠同時(shí)處理單個(gè)LIBS光譜、整個(gè)文件夾或目錄,縮短了分析時(shí)間。


采樣模式

背景去除

背景去除后峰面積積分

重疊峰的曲線(xiàn)擬合
通過(guò) LIBS GDT化學(xué)統(tǒng)計(jì)軟件,實(shí)現(xiàn)LIBS數(shù)據(jù)可視化和樣品分類(lèi)?;谥鞒煞址治觯≒CA)和偏小二乘判別分析(PLS-DA),LIBS GDT能夠區(qū)分不同的光譜特征,分類(lèi)測(cè)試樣品。測(cè)量的LIBS數(shù)據(jù)保存在譜線(xiàn)庫(kù),作為樣品的特征光譜,用于物質(zhì)分類(lèi)。
從時(shí)間分辨的ICP-MS信號(hào)到全定量結(jié)果,Axiom LA具有ICP-MS數(shù)據(jù)管理和分析工具。可選擇感興趣的同位素,顯示同位素的ICP-MS時(shí)間分辨信號(hào),進(jìn)行比較分析。輕松確定積分時(shí)間范圍,保存并用于文件中所有的ICP-MS數(shù)據(jù),估計(jì)積分強(qiáng)度和RSD值。ICP-MS的時(shí)間分辨信號(hào)很容易平滑,TRSD(時(shí)間相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差)的統(tǒng)計(jì)也可輕松獲得。


上圖:選擇感興趣的同位素對(duì)比顯示,在ICP-MS時(shí)間分辨信號(hào)中確定積分時(shí)間范圍。
下圖:平滑ICP-MS時(shí)間分辨信號(hào)作TRSD估算。



八、主要參數(shù)

1、J200納秒激光剝蝕進(jìn)樣系統(tǒng)
激光: 波長(zhǎng)213 nm 或 266 nm;獨(dú)立LIBS系統(tǒng),波長(zhǎng)還有532nm 和1064nm
脈寬&重復(fù)頻率:<5 ns(FWHM) & 1-20Hz @213 nm
激光斑:5–250μm @ 213 & 266 nm
能量密度:>20 J/cm2 @ 213nm
可選LIBS檢測(cè)器:掃描型Czerny Turner光譜儀/ICCD檢測(cè)器、Echelle光譜儀/ICCD檢測(cè)器、4通道/6通道CCD檢測(cè)器
2、J200飛秒激光剝蝕進(jìn)樣系統(tǒng)
激光: 波長(zhǎng)分別為343nm、515nm、1030nm三種,高度穩(wěn)定的Yb-based飛秒激光器
激光脈沖寬度:≤500fsec
激光光斑:3μm—100μm,可自動(dòng)連續(xù)調(diào)節(jié)
可選LIBS檢測(cè)器:掃描型
Czerny Turner光譜儀/ICCD檢測(cè)器、Echelle光譜儀/ICCD檢測(cè)器、4通道/6通道CCD檢測(cè)器

九、產(chǎn)地:美國(guó)


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