一、技術背景

J200飛秒激光進樣系統(tǒng)來自美國應用光譜公司（ASI），ASI公司是一家專門研究激光剝蝕及光譜分析技術的高科技公司，研發(fā)人員均為美國勞倫斯伯克利國家實驗室的科研人員。

美國勞倫斯伯克利國家實驗室（Lawrence Berkeley National Laboratory）具有80多年LIBS技術的研究經(jīng)驗，將該技術與生物醫(yī)學、半導體、環(huán)境領域的技術相融合，致力于激光誘導等離子體光譜和剝蝕技術在化學分析領域的應用和開發(fā)，使元素化學分析簡單快速化，測量結果精確化，分析過程綠色化。

Dr. Rick Russo為實驗室科學家，他及其團隊在激光剝蝕領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理及相關應用研究達30余年，對于的激光、光譜儀器、成像系統(tǒng)、計算及電子器件具有豐富的經(jīng)驗，發(fā)表學術論文300余篇，獲得22項。Dr.Russo從1982年至今在美國勞倫斯伯克利國家實驗室工作，目前，是該實驗室的科學家。Russo博士于2004年創(chuàng)建了ASI公司，將激光剝蝕/光譜技術商業(yè)化，應用于生物醫(yī)學、半導體、環(huán)境和國防領域。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合同。

應用光譜公司的J200 LIBS儀器允許客戶實現(xiàn)LIBS（激光誘導擊穿光譜儀）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、準確和精密的元素分析。為滿足工業(yè)和研究中的應用需求，我們提供的LIBS分析性能。隨著您的檢測需要發(fā)生改變，我們的靈活儀器平臺能夠實現(xiàn)平滑組件升級，從而使您的投資回報率（ROI）。*的數(shù)據(jù)分析軟件使樣品識別、元素分布可視化、定性篩選和目標元素的全定量工作簡單易行。

LIBS因其相對于傳統(tǒng)技術的巨大技術優(yōu)勢而被譽為原子光譜學的“超級”。我們的客戶無需樣品制備，客戶在短時間內就能得到結果，并且可以依靠高化學特異性精確的進行多元素檢測。

基于我們經(jīng)過十多年的工程進步和改進的第三代儀器平臺，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。

應用光譜公司的科學團隊有著超過85年的激光剝蝕分析研究和LIBS方法開發(fā)的經(jīng)驗。有了我們的科學團隊對業(yè)界方法開發(fā)的支持，我們的客戶在應用時持續(xù)拓展儀器的分析應用。

二、系統(tǒng)功能及用途

LIBS是一種用于化學多元素定性和定量分析的原子發(fā)射光譜，廣泛應用于刑偵、材料、地礦、考古、能源、環(huán)境、生態(tài)、農(nóng)業(yè)等對各領域?？捎糜诠虘B(tài)，液態(tài)，氣態(tài)等樣品的檢測分析。

三、硬件特點

精度性能的儀表設計和檢測自動化

J200 LIBS儀器為您的LIBS測量提供了的系統(tǒng)自動化和激光參數(shù)穩(wěn)定性，這是由于應用光譜公司的獲得的自動高度調節(jié)系統(tǒng)、激光能量穩(wěn)定快門和全自動高精度3D工作臺。利用這些創(chuàng)新的硬件解決方案，每個激光脈沖都能產(chǎn)生一致的激光剝蝕，并且每種檢測的重現(xiàn)性非常高。

利用新型光收集光學器件提高檢測靈敏度

J200 LIBS儀器具有智能采集光學系統(tǒng)設計，能夠使所收集的等離子體發(fā)射光的量。J200 LIBS儀器的光收集光學系統(tǒng)也被設計成使色差最小化，并在整個從紫外到近紅外光譜范圍內提供一致的發(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。通過提供無空氣干擾的純凈的氦氣或氬氣環(huán)境，F(xiàn)lex™樣品室能夠精確測量H，O和N元素。此外，F(xiàn)lex™樣品室的吹掃氣體流動能力提高了檢測靈敏度，增加了檢測元素的種類。

Flex™ LIBS樣品室

通過雙攝像頭和照明實現(xiàn)的樣品可視化

擁有照明系統(tǒng)和高倍光學變焦(高達60X)（可選）功能，清晰呈現(xiàn)樣品的表面細節(jié)。由于配備了雙高分辨率CMOS成像攝像機，J200 LIBS提供廣角視野和高倍成像，以精確地研究精細區(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)還具有三種獨立的照明模式，以提高圖像質量和對比度：擴散式LED光源，透射光和同軸反射光，光的強度和顏色可控。

清晰、高倍放大的樣品表面圖像

同軸光線不同顏色和強度下的樣本圖像對比

LIBS檢測器可選，擴展了儀器功能

J200 LIBS儀器有三種不同的LIBS檢測器：（1）帶有ICCD攝像機的掃描Czerny Turner分光計；（2）配備ICCD攝像機（B模型）的中階梯光柵攝譜儀；（3）寬帶多通道CCD分光計（EC模型）。高度和創(chuàng)新的平臺特性，J200 LIBS儀器可以同時配備兩個檢測器。這種有的雙檢測器配置，命名為LIBS2，使更具創(chuàng)新性的LIBS檢測成為可能。

四、軟件特點

Clarity LIBS軟件應用光譜公司開發(fā)的行業(yè)的軟件，該軟件將信息豐富的LIBS光譜轉化為清晰的結果。該軟件運用了光譜公司的TruLIBS™數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫源于真實LIBS等離子體，能夠有效地識別與不同元素相關的發(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*校準算法，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)處理的一個重大突破。

快速批量和高空間分辨率成像分析

標準儀器具有3D自動平臺控制光斑尺寸，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率下進行光柵分析，以實現(xiàn)快速批量分析。對于高空間分辨率成像，可以在選定的區(qū)域中設置網(wǎng)格點或線的模式采樣，激光光斑尺寸最小可達10μm。 

在激光掃描光柵下對玻璃進行整體元素分析

使用J200 LIBS儀器在紅寶石13mmx13mm的范圍內快速元素成像

用于LIBS發(fā)射線有效識別的TruLIBS™

LIBS數(shù)據(jù)衰減始于識別與不同元素相關的原子發(fā)射譜線。Clarity LIBS軟件是應用光譜公司專有的TruLIBS™發(fā)射數(shù)據(jù)庫與理論線預測模型，能夠幫助分析人員輕松又準確地識別LIBS光譜上的發(fā)射峰。TruLIBS™是由真實的LIBS等離子體生成，僅包含LIBS等離子體的相關發(fā)射線。分析人員可以指定搜索條件，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光譜并標記發(fā)射峰值。

銅合金中LIBS峰的識別和標記

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分析前處理LIBS光譜數(shù)據(jù)。分析人員可監(jiān)測多次激光脈沖采樣期間LIBS的強度或不同分析物比例的統(tǒng)計數(shù)據(jù)。可以同時處理單個LIBS譜圖，整個文件夾或多個目錄，從而大大縮短數(shù)據(jù)分析時間。

用于定量分析的功能*的校準模型

使用Clarity LIBS分析軟件，分析人員可應用單變量或多變量校準模型進行最準確的定量分析。通過參考標準濃度值直接賦值給LIBS強度，單變量校準曲線可輕松生成。該軟件附帶一個常用的固態(tài)標樣，用于單變量校準。 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，構建有效、多元的校準模型，以準確檢測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光譜對各種樣品(包括玻璃、油漆、油墨、塑料、地質礦物等)進行分類或鑒別的理想方法。同時，該軟件提供名為“光譜學習”（Spectralearn）的可選軟件模塊。 基于偏最小二乘法判別分析（PLS-DA），“光譜學習”模塊將LIBS光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譜圖都可以與譜圖庫進行匹配，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

在目標點的重復激光采樣過程中，Clarity LIBS分析軟件中的DepthTracker™能瞬時監(jiān)測所選元素的LIBS發(fā)射峰值強度，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、了解薄膜結構以及識別位于其下方的夾雜物是一項非常有價值的功能。

結構薄膜的深度剖面

功能*的2D/3D元素制圖

基于用戶指定區(qū)域并在區(qū)域內的每個位置保存LIBS數(shù)據(jù)，Clarity LIBS軟件快速顯示選定元素的高度詳細的2D/3D分布圖。對其他常規(guī)技術不可能檢測到的元素（例如H，Be，B，Li，C，O，N，F(xiàn)，Na以及其他輕質元素）提供空間解析分析，Clarity LIBS軟件為失效分析、質量控制和新材料研究提供了新穎的補充分析能力。

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（標準強度）

五、技術優(yōu)勢

全面的系統(tǒng)自動化，旨在建立高效和有效的激光采樣方案

自動控制樣品高度，保證高精度的LIBS測量

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

的檢測靈敏度

雙檢測器能力——寬帶CCD和高性能ICCD檢測器

帶有He/Ar吹掃氣控制功能的LIBS樣品室可提高檢測靈敏度

激光光斑尺寸控制最小可達10μm

*的LIBS光譜分析工具

• 由真實的LIBS等離子體數(shù)據(jù)創(chuàng)建的的TruLIBS™發(fā)射譜線庫
• LIBS光譜的對比分析
• LIBS發(fā)射線積分與背景校正

內置校準模型

• 單變量校準
• 多變量校準

采用PCA和PLS-DA進行樣品分類

高分辨率2D/3D元素成像軟件

硬件組件升級

• 添加第二個LIBS檢測器
• 復合系統(tǒng)配置，以實現(xiàn)ICP-MS的LA采樣能力

維護成本低