J200激光剥蚀进样及光谱分析系统—刑侦样品处理的新选择

一、技术背景

产品来自于美国ASI公司，是一家专门研究激光剥蚀及光谱分析技术的高科技公司，研发人员均为美国劳伦斯伯克利国家实验室的科研人员。公司总裁Russo博士为美国劳伦斯伯克利国家实验室的科学家，从事激光剥蚀及激光光谱元素分析技术30多年，创造性的将激光剥蚀技术（LA技术）及激光诱导击穿光谱技术（LIBS技术）相融合，研发了J200系列激光剥蚀进样及光谱分析系统。

二、系统功能及用途

J200 激光剥蚀进样及光谱分析系统创造性的将纳秒LA与LIB相结合，实现了LIBS与LA-ICP-MS的同时测量，具备多种测量功能：同时测量常量、微量元素和同位素（与ICP-MS联用）；分析有机元素及轻元素；快速元素制图；归一化ICP-MS等离子体发射信号。主要用于地质矿物、土壤、植物、合金、新能源材料、刑侦证据等样品的剥蚀进样及化学组分分析。
J200激光剥蚀进样及光谱分析系统可与市面上的普通四级杆质谱仪、飞行时间质谱仪和多接收质谱仪等常见质谱仪联用。

三、工作原理

激光剥蚀进样及光谱分析系统将LA与LIBS技术相结合：J200接收等离子体发射光进行快速光谱分析，同时将激光剥蚀颗粒高效传输至ICP-MS系统。

四、系统组成

主机系统：包含激光器及控制系统、激光传输光学元件、样品台、样品室、气体管路系统等、样品成像系统等；
等离子体光谱检测器：Czerny Turner光谱仪/ICCD相机、阶梯光栅光谱仪/ICCD相机、同步4/6通道CCD光谱仪三种LIBS检测器可选；
软件系统：系统操作软件、数据分析软件、TruLIBS发射光谱数据库、化学统计软件。

五、应用领域

生态环境领域（如土壤、植物分析） 刑侦司法鉴定（如法医毒物化学鉴定）
地质矿产领域（如地质样品的同位素定年） 考古领域
合金组分检测（如钢铁成分分析） 生物医药
海洋地质领域（如海洋沉积物分析） ......
新能源领域（如太阳能板元素分析）

六、硬件特点

高度稳定Q-switched 短脉冲Nd:YAG激光，波长至213 nm。高重复率且高度稳定Yb-based的飞秒级激光，使用寿命长，不会对光学器件造成损坏。
紧凑和模块化设计，J200具有LA和LIBS双系统测量能力，可以单独运行LA 或LIBS，或者同时运行LA- LIBS复合系统。
自动样品高度调整功能，解决样品表面凹凸不平，保持相同的激光焦点，提供相同的激光能量，确保所有采样点的激光剥蚀均匀一致。ASI公司的此技术获得美国。
Flex样品室内置镶嵌块，优化气流和颗粒清洁能力，满足不同测量需求。并且，Flex测量室的设计为等离子体光提供观测角度，LIBS测量更灵敏。
*的微集气管设计，已申请美国，减少排气，防止集结剥蚀颗粒，消除记忆影响。
双路、高精度的数字流量控制器和电控阀，用于氩气、氦气及补充气体的输送。运输气体和补充气体流向样品室，ICP-MS系统按顺序自动运行，并被精确控制，带来气流，防止等离子体火焰喷出。
高分辨率双相机系统和*的照明系统。双CMOS相机分别用于宽视野观察样品表面和高倍成像某一区域。具备三种照明方式：LED泛光灯、透射光和同轴反射光，光强和色彩可控。

高分辨率成像

同轴光色和光强下样品图片对比
三种LIBS检测器可选，满足不同分析需求：Czerny Turner光谱仪/ICCD相机、阶梯光栅光谱仪/ICCD相机、同步6通道CCD光谱仪。独立的LIBS系统，最多可容纳2个探测器。

LIBS归一化ICP-MS等离子体的发射信号
可选择配置飞秒级LA系统，提升系统分析能力。
来自美国专家团队的LA和LIBS应用支持。ASI公司依托美国劳伦斯伯克利国家实验室几十年激光剥蚀研究成果，技术团队科研经历丰富，能够为用户提供的LA和LIBS系统应用指导。

七、软件特点

系统软件Axiom LA具有直观友好的图形用户界面（GUI）和强大的数据分析功能。可浏览不同样品区域，设置多种采样方法；分析LIBS光谱和时间分辨ICP-MS信号；整合了J200 LA-LIBS系统与ICP-MS系统双向通讯控制。通过系统软件，轻松控制硬件组件，实现自动测量。
轻松实现复杂的激光采样模式。系统软件的大对话窗口清晰显示样品图像，并任意编辑激光采样方式，如直线、曲线、随机点、网格任意大小和自定义模式等。结构繁杂的样品表面，也可准确采样。
多种分析方法：全分析、夹杂物和微斑分析、深度分析和元素分布制图。
通过软件菜单实现自动化测量。汇总多个硬件组件指令，按时间排序，创造软件“菜单”。执行“菜单”实现自动化测量。调用“菜单”即可重复测量，也可复制部分“菜单”并结合新指令，制定新的采样方法。
强大的数据分析工具用于复杂的LIBS光谱分析。Trulibs™是ASI公司*的LIBS光谱数据库，来自真正的LIBS等离子体，谱线识别快速而准确。波长、元素等搜索在数秒内完成。支持直接上传LIBS谱线。
连续背景去除、峰面积积分、重叠光谱的曲线拟合等光谱分析功能，有效处理LIBS谱峰，进行定量分析。在多激光脉冲采样过程中，监测LIBS强度统计或不同样品LIBS强度比率。能够同时处理单个LIBS光谱、整个文件夹或目录，缩短了分析时间。

采样模式

背景去除

背景去除后峰面积积分

重叠峰的曲线拟合
通过 LIBS GDT化学统计软件，实现LIBS数据可视化和样品分类。基于主成分分析（PCA）和偏最小二乘判别分析（PLS-DA），LIBS GDT能够区分不同的光谱特征，分类测试样品。测量的LIBS数据保存在谱线库，作为样品的特征光谱，用于物质分类。
从时间分辨的ICP-MS信号到全定量结果，Axiom LA具有ICP-MS数据管理和分析工具。可选择感兴趣的同位素，显示同位素的ICP-MS时间分辨信号，进行比较分析。轻松确定积分时间范围，保存并用于文件中所有的ICP-MS数据，估计积分强度和RSD值。ICP-MS的时间分辨信号很容易平滑，TRSD（时间相对标准偏差）的统计也可轻松获得。

上图：选择感兴趣的同位素对比显示，在ICP-MS时间分辨信号中确定积分时间范围。
下图：平滑ICP-MS时间分辨信号作TRSD估算。


八、主要参数

1、J200纳秒激光剥蚀进样系统
激光： 波长213 nm 或 266 nm；独立LIBS系统，波长还有532nm 和1064nm
脉宽&重复频率：＜5 ns(FWHM) & 1-20Hz @213 nm
激光斑：5–250μm @ 213 & 266 nm
能量密度：>20 J/cm² @ 213nm
可选LIBS检测器：扫描型Czerny Turner光谱仪/ICCD检测器、Echelle光谱仪/ICCD检测器、4通道/6通道CCD检测器
2、J200飞秒激光剥蚀进样系统
激光： 波长分别为343nm、515nm、1030nm三种，高度稳定的Yb-based飞秒激光器
激光脉冲宽度：≤500fsec
激光光斑：3μm—100μm，可自动连续调节
可选LIBS检测器：扫描型Czerny Turner光谱仪/ICCD检测器、Echelle光谱仪/ICCD检测器、4通道/6通道CCD检测器

九、产地：美国