一、技術(shù)背景
J200飛秒激光進(jìn)樣系統(tǒng)來自美國應(yīng)用光譜公司（ASI），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)室的科研人員。
美國勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室（Lawrence Berkeley National Laboratory）具有80多年LIBS技術(shù)的研究經(jīng)驗(yàn)，將該技術(shù)與生物醫(yī)學(xué)、半導(dǎo)體、環(huán)境領(lǐng)域的技術(shù)相融合，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)，使元素化學(xué)分析簡(jiǎn)單快速化，測(cè)量結(jié)果精確化，分析過程綠色化。
Dr. Rick Russo為實(shí)驗(yàn)室科學(xué)家，他及其團(tuán)隊(duì)在激光剝蝕領(lǐng)域具有很高的國際聲望。其本人從事激光與材料相互作用機(jī)理及相關(guān)應(yīng)用研究達(dá)30余年，對(duì)于的激光、光譜儀器、成像系統(tǒng)、計(jì)算及電子器件具有豐富的經(jīng)驗(yàn)，發(fā)表學(xué)術(shù)論文300余篇，獲得22項(xiàng)。Dr.Russo從1982年至今在美國勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室工作，目前，是該實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家。Russo博士于2004年創(chuàng)建了ASI公司，將激光剝蝕/光譜技術(shù)商業(yè)化，應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)、半導(dǎo)體、環(huán)境和國防領(lǐng)域。公司成立之初就與美國、能源部、國家航空和宇宙航行局簽訂了多個(gè)合同。
應(yīng)用光譜公司的J200 LIBS儀器允許客戶實(shí)現(xiàn)LIBS（激光誘導(dǎo)擊穿光譜儀）的真正潛力。J200 LIBS儀器使用一種激光剝蝕產(chǎn)生的高能量、發(fā)光的的離子體源，用于靈敏、準(zhǔn)確和精密的元素分析。為滿足工業(yè)和研究中的應(yīng)用需求，我們提供的LIBS分析性能。隨著您的檢測(cè)需要發(fā)生改變，我們的靈活儀器平臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)平滑組件升級(jí)，從而使您的投資回報(bào)率（ROI）。強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析軟件使樣品識(shí)別、元素分布可視化、定性篩選和目標(biāo)元素的全定量工作簡(jiǎn)單易行。
LIBS因其相對(duì)于傳統(tǒng)技術(shù)的巨大技術(shù)優(yōu)勢(shì)而被譽(yù)為原子光譜學(xué)的“超級(jí)”。我們的客戶無需樣品制備，客戶在短時(shí)間內(nèi)就能得到結(jié)果，并且可以依靠高化學(xué)特異性精確的進(jìn)行多元素檢測(cè)。
基于我們經(jīng)過十多年的工程進(jìn)步和改進(jìn)的第三代儀器平臺(tái)，J200 LIBS儀器擁有一系列的硬件和軟件特性，使LIBS分析更值得信賴和可靠。
應(yīng)用光譜公司的科學(xué)團(tuán)隊(duì)有著超過85年的激光剝蝕分析研究和LIBS方法開發(fā)的經(jīng)驗(yàn)。有了我們的科學(xué)團(tuán)隊(duì)對(duì)業(yè)界方法開發(fā)的支持，我們的客戶在應(yīng)用時(shí)持續(xù)拓展儀器的分析應(yīng)用。
二、系統(tǒng)功能及用途
LIBS是一種用于化學(xué)多元素定性和定量分析的原子發(fā)射光譜，廣泛應(yīng)用于刑偵、材料、地礦、考古、能源、環(huán)境、生態(tài)、農(nóng)業(yè)等對(duì)各領(lǐng)域?？捎糜诠虘B(tài)，液態(tài)，氣態(tài)等樣品的檢測(cè)分析。
三、硬件特點(diǎn)
精度性能的儀表設(shè)計(jì)和檢測(cè)自動(dòng)化
J200 LIBS儀器為您的LIBS測(cè)量提供了的系統(tǒng)自動(dòng)化和激光參數(shù)穩(wěn)定性，這是由于應(yīng)用光譜公司的獲得的自動(dòng)高度調(diào)節(jié)系統(tǒng)、激光能量穩(wěn)定快門和全自動(dòng)高精度3D工作臺(tái)。利用這些創(chuàng)新的硬件解決方案，每個(gè)激光脈沖都能產(chǎn)生一致的激光剝蝕，并且每種檢測(cè)的重現(xiàn)性非常高。
利用新型光收集光學(xué)器件提高檢測(cè)靈敏度
J200 LIBS儀器具有智能采集光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，能夠使所收集的等離子體發(fā)射光的量。J200 LIBS儀器的光收集光學(xué)系統(tǒng)也被設(shè)計(jì)成使色差最小化，并在整個(gè)從紫外到近紅外光譜范圍內(nèi)提供一致的發(fā)射收集。
具有純凈氣體吹掃能力的Flex™ LIBS樣品室
J200 LIBS儀器的Flex™的樣品室提供了10” X 10” 的大面積采樣區(qū)域。有了可定制的樣品室鑲嵌模塊，分析者能夠放置不同尺寸和數(shù)量的樣品。Flex™樣品室采用高精度數(shù)字MFC（質(zhì)量流量控制器），以填充樣品室或控制吹掃氣體的穩(wěn)定流動(dòng)。通過提供無空氣干擾的純凈的氦氣或氬氣環(huán)境，F(xiàn)lex™樣品室能夠精確測(cè)量H，O和N元素。此外，F(xiàn)lex™樣品室的吹掃氣體流動(dòng)能力提高了檢測(cè)靈敏度，增加了檢測(cè)元素的種類。
Flex™ LIBS樣品室
通過雙攝像頭和照明實(shí)現(xiàn)的樣品可視化
擁有照明系統(tǒng)和高倍光學(xué)變焦(高達(dá)60X)（可選）功能，清晰呈現(xiàn)樣品的表面細(xì)節(jié)。由于配備了雙高分辨率CMOS成像攝像機(jī)，J200 LIBS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。樣品照明系統(tǒng)還具有三種獨(dú)立的照明模式，以提高圖像質(zhì)量和對(duì)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(duì)比
LIBS檢測(cè)器可選，擴(kuò)展了儀器功能
J200 LIBS儀器有三種不同的LIBS檢測(cè)器：（1）帶有ICCD攝像機(jī)的掃描Czerny Turner分光計(jì)；（2）配備ICCD攝像機(jī)（B模型）的中階梯光柵攝譜儀；（3）寬帶多通道CCD分光計(jì)（EC模型）。高度和創(chuàng)新的平臺(tái)特性，J200 LIBS儀器可以同時(shí)配備兩個(gè)檢測(cè)器。這種有的雙檢測(cè)器配置，命名為LIBS2，使更具創(chuàng)新性的LIBS檢測(cè)成為可能。
四、軟件特點(diǎn)
Clarity LIBS軟件應(yīng)用光譜公司開發(fā)的行業(yè)的軟件，該軟件將信息豐富的LIBS光譜轉(zhuǎn)化為清晰的結(jié)果。該軟件運(yùn)用了光譜公司的TruLIBS™數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫源于真實(shí)LIBS等離子體，能夠有效地識(shí)別與不同元素相關(guān)的發(fā)射線。Clarity LIBS軟件為處理獲得的LIBS光譜提供的必要分析工具。該軟件具有用于定量分析的強(qiáng)大校準(zhǔn)算法，集成用于樣品的分類的主成分分析方法（PCA）和2D/3D元素成像模塊，幫助您觀察樣品中的元素分布。Clarity LIBS軟件是LIBS數(shù)據(jù)處理的一個(gè)重大突破。
快速批量和高空間分辨率成像分析
標(biāo)準(zhǔn)儀器具有3D自動(dòng)平臺(tái)控制光斑尺寸，允許分析人員開發(fā)多種固體采樣方法。該樣品可以在高激光重復(fù)率下進(jìn)行光柵分析，以實(shí)現(xiàn)快速批量分析。對(duì)于高空間分辨率成像，可以在選定的區(qū)域中設(shè)置網(wǎng)格點(diǎn)或線的模式采樣，激光光斑尺寸最小可達(dá)10μm。
在激光掃描光柵下對(duì)玻璃進(jìn)行整體元素分析
使用J200 LIBS儀器在紅寶石13mmx13mm的范圍內(nèi)快速元素成像
用于LIBS發(fā)射線有效識(shí)別的TruLIBS™
LIBS數(shù)據(jù)衰減始于識(shí)別與不同元素相關(guān)的原子發(fā)射譜線。Clarity LIBS軟件是應(yīng)用光譜公司專有的TruLIBS™發(fā)射數(shù)據(jù)庫與理論線預(yù)測(cè)模型，能夠幫助分析人員輕松又準(zhǔn)確地識(shí)別LIBS光譜上的發(fā)射峰。TruLIBS™是由真實(shí)的LIBS等離子體生成，僅包含LIBS等離子體的相關(guān)發(fā)射線。分析人員可以搜索條件，如波長范圍、元素組和等離子體激發(fā)態(tài)，以縮小搜索范圍。Clarity LIBS軟件使用TruLIBS™，加載收集的LIBS光譜并標(biāo)記發(fā)射峰值。
銅合金中LIBS峰的識(shí)別和標(biāo)記
用于LIBS發(fā)射譜線搜索TruLIBS™數(shù)據(jù)庫
光譜分析工具和快速處理大量數(shù)據(jù)
必要的LIBS光譜分析工具，如背景扣除，峰面積積分和重疊峰值擬合等，有助于分析人員在目標(biāo)分析前處理LIBS光譜數(shù)據(jù)。分析人員可監(jiān)測(cè)多次激光脈沖采樣期間LIBS的強(qiáng)度或不同分析物比例的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)?？梢酝瑫r(shí)處理單個(gè)LIBS譜圖，整個(gè)文件夾或多個(gè)目錄，從而大大縮短數(shù)據(jù)分析時(shí)間。
用于定量分析的功能強(qiáng)大的校準(zhǔn)模型
使用Clarity LIBS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)行最準(zhǔn)確的定量分析。通過參考標(biāo)準(zhǔn)濃度值直接賦值給LIBS強(qiáng)度，單變量校準(zhǔn)曲線可輕松生成。該軟件附帶一個(gè)常用的固態(tài)標(biāo)樣，用于單變量校準(zhǔn)。 另外，它使用完整的或特定范圍的LIBS光譜，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(cè)未知樣品的元素濃度。
用Clarity LIBS軟件生成的單變量曲線
有效的樣品分類和識(shí)別
Clarity LIBS軟件允許分析人員執(zhí)行PCA（主成分分析），并可觀察從樣品中收集到的一組LIBS光譜之間的差異。軟件中的PCA工具是使用信息豐富的LIBS光譜對(duì)各種樣品(包括玻璃、油漆、油墨、塑料、地質(zhì)礦物等)進(jìn)行分類或鑒別的理想方法。同時(shí)，該軟件提供名為“光譜學(xué)習(xí)”（Spectralearn）的可選軟件模塊。 基于偏最小二乘法判別分析（PLS-DA），“光譜學(xué)習(xí)”模塊將LIBS光譜作為樣品的特征譜圖儲(chǔ)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。
植物樣品的PCA圖
使用DepthTracker™元素的快速深度剖析
在目標(biāo)點(diǎn)的重復(fù)激光采樣過程中，Clarity LIBS分析軟件中的DepthTracker™能瞬時(shí)監(jiān)測(cè)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(duì)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(shí)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
基于用戶區(qū)域并在區(qū)域內(nèi)的每個(gè)位置保存LIBS數(shù)據(jù)，Clarity LIBS軟件快速顯示選定元素的高度詳細(xì)的2D/3D分布圖。對(duì)其他常規(guī)技術(shù)不可能檢測(cè)到的元素（例如H，Be，B，Li，C，O，N，F(xiàn)，Na以及其他輕質(zhì)元素）提供空間解析分析，Clarity LIBS軟件為失效分析、質(zhì)量控制和新材料研究提供了新穎的補(bǔ)充分析能力。
黝簾石中紅寶石樣品的2D元素分布圖以及鋰離子電池陰極材料中F和Li元素的3D分布圖（標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度）
五、技術(shù)優(yōu)勢(shì)
全面的系統(tǒng)自動(dòng)化，旨在建立高效和有效的激光采樣方案
自動(dòng)控制樣品高度，保證高精度的LIBS測(cè)量
激光能量穩(wěn)定快門，保證激光能量穩(wěn)定傳輸
采用多種取樣方法，包括：
- 全分析
- 微區(qū)&夾雜物分析
- 深度分析
- 2D/3D元素成像
*的檢測(cè)靈敏度
雙檢測(cè)器能力——寬帶CCD和高性能ICCD檢測(cè)器
帶有He/Ar吹掃氣控制功能的LIBS樣品室可提高檢測(cè)靈敏度
激光光斑尺寸控制最小可達(dá)10μm
強(qiáng)大的LIBS光譜分析工具
- 由真實(shí)的LIBS等離子體數(shù)據(jù)創(chuàng)建的的TruLIBS™發(fā)射譜線庫
- LIBS光譜的對(duì)比分析
- LIBS發(fā)射線積分與背景校正
內(nèi)置校準(zhǔn)模型
- 單變量校準(zhǔn)
- 多變量校準(zhǔn)
采用PCA和PLS-DA進(jìn)行樣品分類
高分辨率2D/3D元素成像軟件
硬件組件升級(jí)
- 添加第二個(gè)LIBS檢測(cè)器
- 復(fù)合系統(tǒng)配置，以實(shí)現(xiàn)ICP-MS的LA采樣能力
維護(hù)成本低
