J200 激光光谱元素分析仪（LIBS）

一 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。

元素周期表中的每个元素都与唯一的LIBS光谱峰相关，通过鉴定不同的光谱峰，可以快速确定样品化学组成，LIBS峰强度信息可用于量化样品中元素的浓度。随着化学计量软件的发展和激光烧蚀应用基础研究的进步，分析研究人员正在将LIBS技术应用于各行各业样品基质的定性和定量分析。J200 激光光谱元素分析仪是美国APPLIED SPECTRA（ASI）公司开发的全球顶级LIBS产品，仪器基于美国劳伦斯伯克利国家实验室30多年激光剥蚀基础理论研究成果，系统快速、可靠、精确、环保，可适应从实验室到现场再到生产车间的各种应用环境。

二 功能

J200激光光谱元素分析仪专为处理需高灵敏度和准确性的分析而设计，周期表中许多元素检测限可达ppm个位数，是挑战样品基质中多元素定量分析的理想设备。系统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。系统先进的设计确保每个激光脉冲的可重复测量结果。

J200激光光谱元素分析仪开创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、消解等样品前处理带来的二次污染和可能的误差引入，同时大幅提升元素检测限，实现ppb以下至100%含量测量范围，还能进行元素空间分布制图（elements mapping)。此外，系统在分析同位素的同时还能进行主量元素分析。

 三 检测范围

J200激光光谱元素分析仪可分析各种样品，包括土壤，植物，矿石、生物组织，刑侦材料（玻璃、油墨等），合金，半导体，绝缘体，塑料，薄涂层和电子材料等等。

    检测元素种类具体包含：

-       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大部分元素

-       有机元素C、H、O和轻元素 Li、Be、Na等（其他技术难同时检测）

-       同位素（升级与ICP-MS 联用测量）

四 应用领域

l  常规土壤元素分析

l  土壤污染检测

l  刑侦微量物证分析

l  煤粉组分分析

l  矿物岩石检测

l  生物组织分析

l  农产品安全分析

l  合金分析

l  宝石鉴定

l  各种材料分析等

 五 硬件优势

优化等离子体光收集。J200采用独特的聚光光学设计，将最大量的等离子光耦合到检测器模块，实现高灵敏度测量。

确保极高的准确性和可重复性。J200提高LIBS数据精度的关键要求之一是激光始终如一的聚焦到样品表面。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匀的问题。激光能量稳定阀确保到达样品表面的激光能量稳定一致，3D全自动操作台。这确保系统分析准确且可重复。

可升级与ICP-MS连用，在进行LIBS元素分析的同时，将固体样品剥蚀颗粒直接送入ICP-MS系统，实现更精确分析。这弥补了ICP-MS不能测量部分轻元素的不足，也避免了复杂样品前处理及由此引入的二次污染和误差。可与市面上绝大多数主流品牌ICP-MS联用。

J200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具备双摄像系统，分别用于广角成像整体观察样品确定采样区域，然后另一个成像系统放大样品区域进行采样。

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、夹杂物和微光斑分析（直径最小可达5μm）、元素分布制图、高精度定量等多种分析。

六 强大的软件

J200的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公司独有的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。

J200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。

J200的数据分析软件还整合了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，展示样品的元素空间分布。