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來自國(guó)際LIBS專家的解決方案

美國(guó)應(yīng)用光譜公司(ASI)的RT100系列智能 LIBS 系統(tǒng)是一款全新的激光誘導(dǎo)原子發(fā)射光譜儀，它能夠數(shù)秒內(nèi)快速檢測(cè)陸地生態(tài)系統(tǒng)土壤、巖層、礦石、植物、氣溶膠等樣品中的70多種元素，是地球化學(xué)分析領(lǐng)域的一次變革。

RT100系列LIBS，源自美國(guó)加州大學(xué)國(guó)家能源技術(shù)實(shí)驗(yàn)室80年LIBS技術(shù)的研究成果。LIBS技術(shù)被稱為原子光譜法中的“超級(jí)**”，采用飛秒激光，在樣品表面形成等離子體，光譜檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)等離子體的光譜進(jìn)行分析，進(jìn)而得到樣品的元素組分和含量信息。它無需樣品制備，數(shù)秒內(nèi)可得到結(jié)果，高精度多元素同時(shí)檢測(cè)。

功能及應(yīng)用領(lǐng)域：

功能：快速測(cè)量陸地生態(tài)系統(tǒng)土壤、巖層、礦石、植物、氣溶膠等物質(zhì)中的

• 常量元素N， P， K， Ca， Mg， S

• 微量元素Fe， Cu， Mn， Zn， B.， Mo， Ni， Cl

• 痕量元素，可檢測(cè)化學(xué)周期表上幾乎所有元素

• 土壤碳儲(chǔ)量及固碳潛力

• 污染物檢測(cè)

應(yīng)用領(lǐng)域：

- 陸地生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量及固碳潛力研究

- 地質(zhì)領(lǐng)域礦物元素分析

- 生態(tài)系統(tǒng)元素時(shí)空分布

- 植物體內(nèi)元素分布

- 環(huán)境污染物的檢測(cè)

儀器特點(diǎn)：

• 全自動(dòng)，激光采樣更快；

• 樣品高度自動(dòng)調(diào)整，確保激光燒蝕過程一致；

• 激光能量穩(wěn)定光閘確保高精度；

• 多種采樣方法：

- 全分析

- 夾雜物和微光斑分析

- 深度分布

- 元素分布

• 超高靈敏度；

• 強(qiáng)大的LIBS光譜分析工具：

- TruLIBS 等離子發(fā)射光譜線數(shù)據(jù)庫(kù)

- LIBS 發(fā)射峰背景校正

- LIBS光譜的比較分析

- 定量標(biāo)定曲線的快速制定

• 硬件易更新；

• 維護(hù)費(fèi)用低。

結(jié)果可重復(fù)，LIBS技術(shù)的結(jié)果從未如此可靠

成分復(fù)雜的異質(zhì)樣品是LIBS技術(shù)取得高精度測(cè)量結(jié)果的難題。通常采用優(yōu)化激光采樣方法和數(shù)據(jù)優(yōu)化處理策略解決這個(gè)難題。激光燒蝕的均勻性和儀器的穩(wěn)定性也是確保LIBS分析技術(shù)高效、成功的關(guān)鍵。

美國(guó)應(yīng)用光譜公司研發(fā)的**技術(shù)：自動(dòng)高度調(diào)整、激光能量穩(wěn)定光閘和全方位3D移動(dòng)臺(tái)使RT100系列激光光譜儀的全自動(dòng)化和激光參數(shù)的穩(wěn)定性在目前LIBS測(cè)量領(lǐng)域是**的，用戶只需關(guān)注如何選取采樣模式，以得到**測(cè)量結(jié)果，而無需考慮LIBS測(cè)量設(shè)備參數(shù)的不穩(wěn)定因素。

新型集光鏡大大提高了檢測(cè)靈敏度

RT100 系列都采用智能型集光設(shè)計(jì)，**量地收集等離子體發(fā)射光譜?？蛇x集光鏡頭**限度減少色差，并在UV 到 NIR的全光譜段均勻、恒定地收集等離子發(fā)射譜線。

采用緩沖氣和低壓室提高LIBS信號(hào)

RT100 系列的樣品室提供兩種測(cè)量環(huán)境：大氣壓條件或低壓條件下的氬氣和氦氣環(huán)境。

多種采用采樣方法

光斑大小控制（可選）功能和3-D全自動(dòng)移動(dòng)臺(tái)讓用戶可選用多種固樣采樣方式，完成各種分析，如：全分析、夾雜物和微量分析、深度分析和元素分布。

系統(tǒng)組件易更新，達(dá)到******率

LIBS分析技術(shù)中的激光和光譜儀（檢測(cè)器）需要隨用戶的分析樣品和研究目的變化而更換，此外用戶的分析要求也會(huì)隨時(shí)發(fā)生變化。所有的RT100 系列 （RT100-HP， RT100-B 和RT100-EC）共享一個(gè)硬件平臺(tái)，組件更新方式相同，使用戶的****率**。

Axiom系統(tǒng)軟件——將復(fù)雜的LIBS光譜數(shù)據(jù)直接變成測(cè)量結(jié)果

多組分測(cè)量能力

RT100系列都配置了Axiom 系統(tǒng)軟件，可完成高精度、多組分LIBS測(cè)量：多發(fā)射峰附帶每個(gè)元素光譜線，光譜發(fā)射強(qiáng)度決定于樣品表面的情況和組分。Axiom軟件系統(tǒng)讓用戶調(diào)控硬件，通過優(yōu)化采樣方法有效識(shí)別發(fā)射峰，并進(jìn)行可靠的統(tǒng)計(jì)分析。此外，化學(xué)統(tǒng)計(jì)分析軟件模塊還能讓用戶通過預(yù)先設(shè)定的或?qū)挿秶庾V特征識(shí)別和分類樣品的不同組分，提供強(qiáng)大的法醫(yī)鑒別能力。

Axiom提供靈活多樣的采樣方法

Axiom軟件提供隨機(jī)選點(diǎn)、任意尺寸網(wǎng)格、直線、曲線采樣模式。用戶可設(shè)定每個(gè)采樣點(diǎn)的激光脈沖數(shù)，也可用指定的激光重復(fù)速率、隨意掃描樣品。

TruLIBS 軟件模塊高效識(shí)別峰值

TruLIBS 是ASI公司研發(fā)的等離子發(fā)射譜線數(shù)據(jù)庫(kù)。用戶可選擇一組元素或全部元素周期表進(jìn)行譜線篩查，快速、準(zhǔn)備地識(shí)別樣品的LIBS譜峰。

強(qiáng)大的LIBS光譜分析工具

Axiom可讓用戶任意選取LIBS光譜線及背景，自動(dòng)計(jì)算峰值下的面積，提供LIBS譜線的“凈”強(qiáng)度。

背景及去除

Axiom讓用戶選取光譜段，自動(dòng)去除背景強(qiáng)度，為以后的分析提供高質(zhì)量LIBS光譜數(shù)據(jù)。

保存和調(diào)用LIBS譜線作比較分析

用戶可用各種數(shù)據(jù)格式保存LIBS譜線，并隨時(shí)調(diào)用作比較分析。

LIBS光譜強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)分析

Axiom采用多激光脈沖技術(shù)在信號(hào)采集時(shí)即進(jìn)行LIBS強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)分析，并將結(jié)果用于優(yōu)化采樣方法，以便*后獲取有價(jià)值的結(jié)果。

制定標(biāo)定曲線，完成高精度定量分析

在Axiom中可優(yōu)化選擇原子/離子發(fā)射譜線作不同的分析，在光譜標(biāo)樣基礎(chǔ)上制作定量分析標(biāo)定曲線。

先進(jìn)的數(shù)據(jù)分析工具

Axiom軟件提供多種數(shù)據(jù)分析工具，如：PCA、PLS、多參數(shù)線性回歸、化學(xué)統(tǒng)計(jì)分析等。讓RT100 系列的用戶將隨機(jī)樣品的LIBS譜線與數(shù)據(jù)庫(kù)中的譜線比較，得到復(fù)雜的、多組分樣品的定量分析結(jié)果。

應(yīng)用案例

礦石的檢測(cè)

將硼礦石和硅礦石樣品分區(qū)，RT100激光誘導(dǎo)擊穿光譜儀（LIBS）分析不同礦石樣品不同區(qū)域的元素組成特點(diǎn)。如下圖所示，從光譜圖中可以看出，硅礦石棕色區(qū)域、白色區(qū)域及硼礦石的Mg的含量依次降低；對(duì)于元素Si，硅礦石的棕色區(qū)域遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于白色區(qū)域。系統(tǒng)軟件還可進(jìn)一步分析以上元素的具體含量。

植物葉片和土壤樣品檢測(cè)

采用 RT100激光誘導(dǎo)擊穿光譜儀（LIBS）分析蘋果樹葉、面粉、西紅柿葉、松針、粘土、壤土、沙土。其中，各樣品中C、K、Ca、Mn、Al等元素的光譜曲線疊加圖如下，通過光譜強(qiáng)度的比較，可以清晰的看出不同樣品不同元素的波峰及波長(zhǎng)。

土壤碳檢測(cè)

在美國(guó)北部某一農(nóng)場(chǎng)采集土壤樣品，使用激光誘導(dǎo)擊穿光譜儀和常規(guī)分析法分別進(jìn)行土壤碳的檢測(cè)，并將所測(cè)結(jié)果進(jìn)行相關(guān)性分析，其分析結(jié)果如下，從中可以看出本系統(tǒng)所測(cè)247.85nm處光譜峰強(qiáng)度的大小與常規(guī)法所測(cè)碳含量呈直線相關(guān)。

土壤碳測(cè)量

在美國(guó)北部某一農(nóng)場(chǎng)采集土壤樣品，使用LIBS光譜儀和常規(guī)分析法分別進(jìn)行土壤碳的檢測(cè)，并將所測(cè)結(jié)果進(jìn)行相關(guān)性分析，247.85nm處波峰強(qiáng)度的大小與常規(guī)法所測(cè)碳含量呈直線相關(guān)。

土壤碳測(cè)量

在美國(guó)北部某一農(nóng)場(chǎng)采集土壤樣品，使用LIBS光譜儀和常規(guī)分析法分別進(jìn)行土壤碳的檢測(cè)，并將所測(cè)結(jié)果進(jìn)行相關(guān)性分析，247.85nm處波峰強(qiáng)度的大小與常規(guī)法所測(cè)碳含量呈直線相關(guān)。

部分文獻(xiàn)：歡迎來電索取1980s， 1990-2009年的文獻(xiàn)目錄

Baudelet， M.， M. Boueri， S. Mao， X. Mao， and R.E. Russo. Laser ablation of organic materials for discrimination of bacteria in an inorganic background. SPIE 7214(2009). 72140J-1-72140-10. Boueri， M.， M. Baudelet， J. Yu， X. Mao， S. Mao， and R.E. Russo. Early stage expansion and time-resolved spectral emission of laser-induced plasma from polymer. Applied Surface Science (2009).

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