J200激光质谱联用元素分析仪

技术背景
当激光作用于样品表面时，在极短时间内诱导产生含有样品物质的等离子体，等离子体产生的过程中，发射出带有样品元素信息的发射光谱，通过检测这些发射光谱，得到样品的元素信息。这种技术被称为激光诱导击穿光谱技术LIBS（Laser Induced Breakdown Spectroscopy），俗称激光光谱元素分析技术，检测限可达ppm级；随着等离子的冷却，凝结的样品颗粒可输送到ICP-MS，可测量样品中的微量、痕量元素或同位素，检测限可达ppb级。 测量的元素可覆盖元素周期表中的大部分元素，高达100多种。

J200激光质谱联用元素分析仪是美国应用光谱公司APPLIED SPECTRA（ASI公司）融会美国劳伦斯伯克利国家实验室（Lawrence Berkeley National Laboratory）30多年激光化学分析基础理论研究成果推出的产品。ASI公司由美国劳伦斯伯克利国家实验室ZS科学家 Dr. Rick Russo及其团队成立。Russo博士研究领域包括：激光加热和激光剥蚀过程的机理研究；飞秒激光进样系统；利用激光剥蚀技术提高LIBS及ICP-MS 的化学分析精度；激光超声的无损检测和评估等。Russo 博士共发表学术论文300 多篇，专利22 项。ASI公司在激光应用领域具有的技术及经验。
 
系统介绍
J200激光质谱联用元素分析仪创造了激光等离子光谱化学分析技术的新时代，首次将LIBS技术和ICP-MS结合，将检测限提高到ppb级，并可得到样品元素的空间分布图（elements mapping)。目前已广泛用于国际高端和实验室，如美国劳伦斯伯克利国家实验室、美国大克拉曼多犯罪实验室 、巴西圣保罗大学、 美国西北太平洋国家实验室等众多知名机构。

J200激光质谱联用元素分析仪基于激光诱导击穿光谱技术，实现了从氢元素到钚元素几乎全元素的测量，包括H、N、O等轻元素以及卤族等其他传统方法（包括ICP-MS）不能测量的元素。此外，J200激光质谱联用元素分析仪还可将剥蚀出的纳米级固体样品微粒直接送入ICP-MS进行更精确的分析，有效避免酸溶、消解等复杂样品前处理带来的二次污染和可能的误差引入，同时大大提升了元素检测限，实现了ppb以下到的宽范围测量。
 
功能
快速检测土壤、植物、中草药、刑侦材料（玻璃、油墨等）、矿石、合金等样品中的：
    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：可检测化学周期表上几乎所有元素
    其他：有机元素C、H、O和轻元素Li、Be、Na等（其他技术很难分析）
    同位素 （和ICP-MS 联用)

应用领域
土壤、植物样品检测
中药元素分析
刑侦微量物证分析
农产品检测
地质矿物分析
煤粉组分检测
重金属污染检测
合金分析
宝石鉴定
材料分析等

工作原理
J200激光质谱联用元素分析仪的固体激光器产生激光通过光路系统作用于样品表面。当激光能量大于样品击穿门槛能量时，在样品表面形成等离子体。这些等离子体中受激光能量激发到达高能态的样品物质在迅速回迁至低能态的过程中，发射出带有样品元素种类、含量信息的发射光谱，这些发射光谱信号被智能信号收集系统收集并传输至光谱仪中进行分光，再由CCD检测器进行检测，得到元素信息。
 
硬件特点
J200激光质谱联用元素分析仪可对样品进行全元素快速检测，同时可将固体样品的剥蚀颗粒直接送入ICP-MS系统，实现ppb级精确分析。弥补了ICP-MS不能测量部分轻元素的缺憾，也有效避免了ICP-MS分析中繁杂的样品前处理过程及可能引入的二次污染。

J200激光质谱联用元素分析仪配置高适连接口，轻松实现与市面上绝大多数主流品PaiICP-MS的联用。

J200激光质谱联用元素分析仪配备有固体样品室，还可根据用户需求同时配置气体、液体样品室，并通过设置可自动切换的光路系统，实现固、液、气体样品室在同一系统中的自动化切换，无需人为拆卸。

J200激光质谱联用元素分析仪的硬件采用模块化设计，易于更新。激光器和光谱仪（检测器）可根据样品的种类及用户的研究目的进行升级，两者均不受外界环境温度影响，无需进行特殊的环境控制，使用寿命长。

J200的激光能量和激光光斑大小连续可调，激光脉冲能量稳定一致，可实现样品分层剥蚀（分辨率Z小可达7nm）、夹杂物和微光斑分析（直径Z小可达5μm）、元素分布制图、高精度定量等多种分析。

J200激光质谱联用元素分析仪采用ASI专利技术：剥蚀导航激光和样品高度自动调整传感器相结合，解决了样品表面凹凸不平导致剥蚀不均的问题；激光能量稳定阀确保到达样品表面的激光能量稳定一致；3-D全自动操作台。

J200具备双摄像系统，分别用于广角成像和放大观察某一样品区域。
软件特点
J200的系统软件能实现对所有硬件组件的控制，能提供多种采样模式，包括直线、曲线、随机点、网格任意大小和自定义采样等，通过设置参数，可在无人值守的条件下自动进行大面积采样。 ASI公司专利的TruLIBS™数据库是真正的等离子体发射光谱数据库，与NIST数据库相比，TruLIBS™数据库能快速、准确地识别复杂的元素谱线，各种搜索功能，如波长范围、元素种类和等离子体激发态，将搜索时间缩短至几秒。TruLIBS™同时允许用户直接上传元素激光诱导特征谱线，进行谱峰的识别和标记。
 
J200内置的数据分析软件功能强大、分析速度快。能任意选取谱线及背景，自动计算谱线的净强度；计算两个波峰之比；自动计算所有波峰的标准偏差；同步分析所有文件夹及目录下的测量数据。多次采样时，软件自动统计监测LIBS的强度 ，监控信号质量，获得精确的定性和定量分析结果。 数据分析软件具有单变量和多变量校准曲线制定功能，易于完成高精度定量分析。单变量标定曲线对于基质较为简单的样品分析效果较好。多变量标准曲线用于分析基质较为复杂的样品，例如土壤、植物样品等，以减少基质中其它元素对目标元素的影响，提高分析准确性。
此外，J200的数据分析软件还具有PCA、PLS-DA、多参数线性回归等多种化学统计分析功能。可对样品进行快速分类鉴别，并可通过样品某一特定元素的二维或三维分布制图，形象展示样品元素的分布。