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應(yīng)用

APPLICATION

光譜儀在激光誘導(dǎo)擊穿光譜（LIBS）的應(yīng)用

技術(shù)介紹：

激光誘導(dǎo)擊穿光譜（LIBS）是一種通過脈沖激光轟擊樣品獲得樣品轟擊面區(qū)域原子發(fā)射光譜的分析方法。其具有快速分析，同時(shí)能檢測多種元素等特點(diǎn)。經(jīng)過幾十年，特別是近20年的研究發(fā)展，LIBS技術(shù)已經(jīng)從實(shí)驗(yàn)室逐步向?qū)嶋H利用領(lǐng)域發(fā)展，如冶金，文物鑒定，考古等方面。而該技術(shù)中除了相關(guān)的激光器，快速診斷探測器，光譜儀的使用也至關(guān)重要。

產(chǎn)品應(yīng)用：

LIBS系統(tǒng)的主要構(gòu)成有激光器，聚焦系統(tǒng)，樣品區(qū)域，時(shí)序控制系統(tǒng)，信號接收裝置，光譜儀和快速響應(yīng)探測器（ICCD）等部分組成。如下圖所示：

圖1：LIBS系統(tǒng)主要構(gòu)架

激光器方面一般使用納秒量級的脈沖激光器，激發(fā)波長以532nm或1064nm為主。當(dāng)然越是窄脈沖激光器對于樣品靶面的燒蝕損傷越小，因此近年來科學(xué)家也開始使用飛秒激光作為激發(fā)源。

快速探測器方面，一般采用ICCD作為標(biāo)準(zhǔn)的LIBS探測器。但是ICCD也并非獨(dú)一無二的選擇。由于LIBS信號的產(chǎn)生是在激發(fā)光轟擊后的幾百納秒到幾微秒產(chǎn)生，且持續(xù)時(shí)間也有幾微秒到幾十微秒。因此科學(xué)家也可以通過時(shí)序控制器調(diào)節(jié)探測器同激光器之間的延時(shí)，用快速的線陣CCD也可以獲得較準(zhǔn)時(shí)間精度的LIBS信號。

LIBS信號的分析受到很多因素的影響，激光器能量的穩(wěn)定性，探測器的時(shí)間精度，時(shí)序控制的準(zhǔn)確等。近年來，隨著LIBS光譜分析從定性往定量檢測發(fā)展，對于譜儀的要求也越來越高。市場上使用中階梯光柵光譜儀比較廣泛，其特點(diǎn)是可以在一個比較寬的波段范圍里檢測信號。但是為了獲得更高的光譜分辨率，隨之而來檢測范圍也會縮小，同時(shí)設(shè)備成本也會增加。而傳統(tǒng)C-T（Czerny-Turner）結(jié)構(gòu)的光譜儀有著使用方便，性價(jià)比高的特點(diǎn)，目前仍然在LIBS領(lǐng)域有著不可忽視的作用。

C-T結(jié)構(gòu)光譜儀可以根據(jù)需要更換高刻畫線或是低刻畫線光柵來獲得高分辨或是更寬的光譜。相較于中階梯光譜儀，其也有著更高的光通量，從而可以檢測更弱的信號。另外C-T結(jié)構(gòu)光譜儀也較容易實(shí)現(xiàn)較高質(zhì)量的光譜成像，這可以使得我們獲得較高的分辨率和較完美譜線峰型，從而使定量分析變得簡單方便。

北京卓立漢光多年來致力于光譜儀的開發(fā)和研究，在小型化C-T結(jié)構(gòu)光譜儀（Omni系列）領(lǐng)域走出了一條很有特點(diǎn)的發(fā)展之路。

本公司相機(jī)推出200mm，320mm，500mm和750mm焦距的C-T光譜儀。750焦距光譜儀，采用1200刻線光柵，可以得到0.03nm的分辨率，輕松解決各種LIBS信號分辨采集。

圖2：科學(xué)家利用Omni-500譜儀和ICCD采集到的黨參樣品的成分元素分析

在生物L(fēng)IBS領(lǐng)域，科學(xué)家利用LIBS技術(shù)逐漸對植物的重金屬含量分析，中藥的成分分析進(jìn)行研究，也獲得了很多很有實(shí)踐意義的成果。上圖中我們可以看到，信號的信噪比很突出，并且峰型尖銳，很多離著很近的譜峰可以輕松分辨出來。

圖3：我們提供各種光譜儀組合

該類型譜儀有著各種輸入和輸出接口，入口方面可以連接各種光纖，方便采集信號，出口探測器方面可以接PMT，也可以連接市場上多種類型的ICCD或是CCD。

引用文獻(xiàn)：

  1. WangJinmei, YanHaiying, ZhengPeichao, TanGuining,1111002,44(2017)

  2. YongqiangWang, Maogen Sua, Duixiong Sun, ChaoWu, Xiaomin Zhang,Quanfang Lu, Chenzhong Dong,Microchemical Journal,318,137(2018)

  3. Yuanhang Wang,Yang Bu,Yachao Cai and Xiangzhao Wang,Journal of Analytical Atomic Spectrometry,1023,37(2022)