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一、簡介

Russo博士于2004年創(chuàng)建了美國應(yīng)用光譜（Applied Spectra,，ASI）公司,， ASI公司是一家專門研究激光剝蝕及光譜分析技術(shù)的高科技公司，研發(fā)人員均為美國勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室（Lawrence Berkeley National Laboratory）的科研人員,。美國勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室具有80多年LIBS技術(shù)的研究經(jīng)驗(yàn),，致力于激光誘導(dǎo)等離子體光譜和剝蝕技術(shù)在化學(xué)分析領(lǐng)域的應(yīng)用和開發(fā)。

激光進(jìn)樣系統(tǒng)與等離子體質(zhì)譜連用,，組成LA-ICP-MS系統(tǒng),，對樣品的元素組成、元素分布進(jìn)行檢測,。可與市面上的普通四級桿質(zhì)譜儀,、飛行時(shí)間質(zhì)譜儀和多接收質(zhì)譜儀等常見質(zhì)譜儀聯(lián)用,。

二、技術(shù)優(yōu)勢

l Q開關(guān),，短脈沖Nd:YAG激光器,，擁有各種不同波長、不同能量的飛秒或納秒激光器,，可根據(jù)您的實(shí)際應(yīng)用需求進(jìn)行選購,；

l 創(chuàng)新的模塊化系統(tǒng)為獨(dú)立的LA，LIBS,，或LA–LIBS復(fù)合系統(tǒng)的配置設(shè)計(jì),；

l 系統(tǒng)傳感器,，確保激光剝蝕一致性：

u 高度自動調(diào)整**技術(shù)

u 激光能量穩(wěn)定快門

l 雙攝像機(jī)，一個(gè)專用于高倍成像,，另一個(gè)用于樣品表面的廣角觀察,；

l 應(yīng)用光譜Flex樣品室?guī)в锌苫Q鑲嵌模塊，以優(yōu)化運(yùn)輸氣體流量和顆粒沖刷性能,；

l 緊湊型微集氣管設(shè)計(jì),，以消除脫氣和記憶效應(yīng)；

l 雙路高精度數(shù)字質(zhì)量流量控制器和電子控制閥門,；

l 系統(tǒng)軟件：

u 硬件部件的全面控制與測量自動化

u 多功能取樣方法：全分析,、微區(qū)&夾雜物分析，深度分析和元素成像

u 用于LA-ICP-MS和LIBS分析的強(qiáng)大數(shù)據(jù)分析模塊

l 維護(hù)成本低,；

l 升級為LA-LIBS復(fù)合系統(tǒng)簡單：

u 用于判別和分類分析的LIBS化學(xué)計(jì)量軟件

u 滿足不同分析要求的三種LIBS檢測器選項(xiàng),，LIBS可配置雙檢測器

l 可升級為飛秒激光剝蝕。

三,、硬件特點(diǎn)

針對雙重LA/LIBS性能而設(shè)計(jì)的緊湊,、模塊化系統(tǒng)

主體包括激光源、激光束傳輸光學(xué)器件,、樣品室,、氣體流量控制系統(tǒng)。

自動調(diào)整樣品高度,，保證激光剝蝕的一致性

考慮到樣品表面的形態(tài)變化,，采用自動調(diào)高傳感器?？杀３志_的激光聚焦,，在所有采樣點(diǎn)上提供相同的激光能量，并在所有采樣點(diǎn)上實(shí)現(xiàn)一致的激光剝蝕,。這一創(chuàng)新的傳感器特性是由ASI的科學(xué)團(tuán)隊(duì)開發(fā)的一項(xiàng)**技術(shù),。

具有可互換鑲嵌模塊的Flex樣品室，以優(yōu)化氣流和微粒沖洗性能

根據(jù)測量目的(主要成分分析,、包裹體分析,、高分辨率深度分析、元素成像等),，有必要對樣品室的各個(gè)性能指標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化,，指標(biāo)包括：沖洗時(shí)間、顆?；旌?、樣品室內(nèi)的流動特性。Flex樣品室的設(shè)計(jì)能夠容納直徑為4英寸的樣品，使用一組可互換的頂部和底部鑲嵌塊來調(diào)節(jié)氣流條件（層流和紊流）和微粒沖洗時(shí)間,。此外,，F(xiàn)lex樣品室的設(shè)計(jì)是為等離子體光提供一個(gè)好的視角，從而保證在激光剝蝕過程中進(jìn)行靈敏的LIBS檢測,。

創(chuàng)新集氣管設(shè)計(jì)

采用先進(jìn)的集氣管設(shè)計(jì),，該設(shè)計(jì)正在申請**。大限度地減少了脫氣,，防止了任何燒蝕顆粒的堆積,，并消除記憶效應(yīng)。容易組裝,，便于定期清潔輸氣管道,。

高精度氣體流量控制系統(tǒng)

氣體控制系統(tǒng)使用兩個(gè)高精度、數(shù)字化質(zhì)量流量控制器（MFC）和電子控制閥,，用于氬氣,、氦氣及補(bǔ)充氣體的輸送，并精確控制氣流,，防止等離子體火焰熄滅,。預(yù)設(shè)配置可以選擇輸送氬氣、氦氣或補(bǔ)充氣體,。

氣體流量控制系統(tǒng)

通過雙攝像頭和先進(jìn)照明實(shí)現(xiàn)樣品可視化

擁有先進(jìn)照明系統(tǒng)和高倍光學(xué)變焦(高達(dá)60X)功能,，清晰呈現(xiàn)樣品的表面細(xì)節(jié)。配備雙高分辨率CMOS成像攝像機(jī),，提供廣角視野和高倍成像,，以精確地研究精細(xì)區(qū)域(見下圖)。廣角視野視圖可以保存,，并用于定位不同的樣品位置,，使用高倍鏡研究樣品。

具有三種獨(dú)立的照明模式,，提高圖像質(zhì)量和對比度：擴(kuò)散式LED光源,，透射光和同軸反射光，光的強(qiáng)度和顏色可控,。

清晰,、高倍放大的樣品表面圖像

同軸光線不同顏色和強(qiáng)度下的樣本圖像對比

三種LIBS檢測器可選，擴(kuò)展了儀器功能

三種不同LIBS檢測器可選：(1)帶有ICCD攝像機(jī)的掃描Czerny Turner光譜儀,；(2) 配備ICCD攝像機(jī)的中階梯光柵光譜儀,；(3)同步六通道CCD光譜儀,。做為獨(dú)立的LIBS儀器系統(tǒng),，可同時(shí)配備任意兩種檢測器。雙檢測器開辟了新的LIBS檢測功能。

四,、軟件特點(diǎn)

直觀的圖形用戶界面（GUI）和強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析技術(shù)

Axiom LA具有非常直觀,、用戶友好的界面，可瀏覽不同的樣品區(qū)域,，并建立靈活的激光采樣方案,。Axiom LA集成了一個(gè)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析模塊，用于高效分析LIBS光譜和時(shí)間分辨ICP-MS信號,。

輕松地創(chuàng)建復(fù)雜的激光取樣模式

Axiom LA有一個(gè)大窗口,，清晰、詳細(xì)的顯示樣品圖像,。分析人員可以在樣品圖像上編輯任意的激光采樣模式,，包括直線、曲線,、隨機(jī)點(diǎn),、網(wǎng)格點(diǎn)和預(yù)先編輯的任意圖案。即使是復(fù)雜形狀的采樣區(qū)域也可以用圖案生成工具突出顯示,，并精確地分析元素或同位素含量,。

使用Axiom LA生成采樣模式并創(chuàng)建檢測自動化的方案

雙攝像系統(tǒng)輕松導(dǎo)航定位樣品

激光剝蝕進(jìn)樣系統(tǒng)配備兩個(gè)攝像頭，向分析人員提供樣品的廣角視野和高倍成像,。Axiom允許用戶先獲取樣品的廣角視圖,，然后使用保存的圖像導(dǎo)航不同的樣品位置，觀察高倍放大的選定點(diǎn),。

智能氣流控制,，大限度地獲取ICP-MS等離子體的穩(wěn)定性和分析性能

Axiom系統(tǒng)軟件具備智能輸送和補(bǔ)充氣控制功能，允許對每種氣體進(jìn)行設(shè)置,，氣體流量閥的高度同步開關(guān),，提供穩(wěn)定的ICP-MS等離子體條件。預(yù)設(shè)閥配置可選擇氬氣或氦氣作為輸送氣或補(bǔ)充氣,。

從時(shí)間解析的ICP-MS信號到完整的定量結(jié)果

Clarity軟件是ICP-MS數(shù)據(jù)管理和分析工具,，分析者可以選擇感興趣的同位素并顯示它們的時(shí)間分辨ICP-MS信號以進(jìn)行比較分析，可以輕松地估計(jì)集成強(qiáng)度和RSD值,。同時(shí),，時(shí)間分辨ICP-MS信號也可以非常流暢，并且可以輕而易舉地獲得TRSD（時(shí)間相對標(biāo)準(zhǔn)偏差）統(tǒng)計(jì)學(xué)數(shù)值,。

上圖：在時(shí)間分辨ICP-MS信號中選擇感興趣的同位素比較顯示和定義時(shí)間集成范圍

右圖：用于TRSD評估的平滑的時(shí)間分辨ICP-MS信號

質(zhì)譜和LIBS光譜的產(chǎn)生

通過計(jì)算同位素ICP-MS強(qiáng)度,，Clarity復(fù)合系統(tǒng)分析軟件根據(jù)微量元素信息生成代表樣品化學(xué)指紋的質(zhì)譜圖。LIBS光譜根據(jù)主要和次要元素提供特征信息,。

Clarity復(fù)合系統(tǒng)分析軟件可借助LIBS光譜和質(zhì)譜,，提供關(guān)于主要,、次要和微量元素*全面的化學(xué)信息。

玻璃樣品的寬LIBS光譜

Clarity復(fù)合系統(tǒng)分析軟件檢測同位素時(shí)所產(chǎn)生的質(zhì)譜

用于定量分析的功能強(qiáng)大的校準(zhǔn)模型

使用Clarity復(fù)合系統(tǒng)分析軟件,，分析人員可應(yīng)用單變量或多變量校準(zhǔn)模型進(jìn)行*準(zhǔn)確的定量分析,。 另外，它使用完整的或特定范圍的LIBS光譜,、質(zhì)譜圖,，分析人員可創(chuàng)建譜庫，構(gòu)建有效,、多元的校準(zhǔn)模型,，以準(zhǔn)確檢測未知樣品的元素濃度。

玻璃樣品的LA-ICP-MS Li元素校準(zhǔn)曲線

有效的數(shù)據(jù)可視化和樣品分類

復(fù)合系統(tǒng)軟件允許分析人員執(zhí)行主成分分析（PCA）,，并可觀察從樣品中收集到的一組LIBS光譜和質(zhì)譜之間的差異,。同時(shí)，該軟件提供名為“光譜學(xué)習(xí)”（Spectralearn）的可選軟件模塊,。 基于偏*小二乘法判別分析（PLS-DA）,，“光譜學(xué)習(xí)”模塊將LIBS光譜和質(zhì)譜作為樣品的特征譜圖儲存在譜圖庫中。 獲得的任何有疑問的物質(zhì)譜圖都可以與譜圖庫進(jìn)行匹配,，以獲得高度有效的樣品ID,。

10個(gè)BAS鋼標(biāo)樣的PCA可視圖(401至410)

使用DepthTracker™元素的快速深度剖析

在固定點(diǎn)重復(fù)激光采樣，Clarity LIBS分析軟件中的DepthTracker™能瞬時(shí)監(jiān)測所選元素的LIBS發(fā)射峰值強(qiáng)度,，揭示不同樣品深度處元素組成的變化,。DepthTracker™對于確定樣品表面的污染物、執(zhí)行涂層分析,、了解薄膜結(jié)構(gòu)以及識別位于其下方的夾雜物是一項(xiàng)非常有價(jià)值的功能,。

結(jié)構(gòu)薄膜的深度剖面

功能強(qiáng)大的2D/3D元素制圖

Clarity復(fù)合系統(tǒng)分析軟件提供了一個(gè)集成制圖模塊，可將LIBS強(qiáng)度和時(shí)間分辨的ICP-MS信號轉(zhuǎn)換為選定元素的非常詳細(xì)的2D/3D圖,。能夠?qū)⒄麄€(gè)周期表中的所有元素從ppb到%的濃度范圍可視化,。

名片上印刷油墨的2D圖（LIBS檢測C、H,，LA-ICP-MS檢測Mg,， Al， Ti,， Sr）