技術(shù)介紹：

激光誘導擊穿光譜（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，同時能檢測多種元素等特點。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)從實驗室逐步向?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，時序控制系統(tǒng)，信號接收裝置，光譜儀和快速響應探測器（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作為標準的LIBS探測器。但是ICCD也并非獨一無二的選擇。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)時間也有幾微秒到幾十微秒。因此科學家也可以通過時序控制器調(diào)節(jié)探測器同激光器之間的延時，用快速的線陣CCD也可以獲得較準時間精度的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，探測器的時間精度，時序控制的準確等。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，性價比高的特點，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的發(fā)展之路。

本公司相機推出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LIBS領(lǐng)域，科學家利用LIBS技術(shù)逐漸對植物的重金屬含量分析，中藥的成分分析進行研究，也獲得了很多很有實踐意義的成果。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ISCMOS或是CCD。

本公司提供多種納秒超快探測器ISCMOS

國內(nèi)首推科學級制冷型超快IsCMOS 相機，采用高效超快像增強器，采用**光纖面板耦合工藝技術(shù)，配合>95% 量子效率 科研制冷型sCMOS 相機， 實現(xiàn)低噪聲、高速、超快門控拍照。

IsCMOS像增強型相機

● 科學級制冷型IsCMOS

● 18/25mm 大口徑二代高效像增強器

● 光譜響應范圍：S20 光陰極，200-850nm

● 光學快門： <3ns

● 延遲與門控精度：10ps

● 增強器陰極門控*高同步頻率 300KHZ;

● 內(nèi)置時序控制器DDG

● 耦合方式：1:1 光纖面板耦合

● sCMOS 芯片： 高分辨2048*2048陣列

● 位深： 16bit

● 制冷溫度： 室溫減35度

● *快幀速： 35fps.

● 專業(yè)化數(shù)據(jù)采集控制軟件

獨特亮點

制冷型IsCMOS	-10度芯片制冷溫度，有效減低芯片暗噪聲，安靜讀出
超快光學門寬	<3ns 陰極光學門寬，實現(xiàn)**測量
內(nèi)置DDG	內(nèi)置精度<10ps  門控與延遲控制發(fā)射器，方便隨心控制
高效光纖錐耦合	1:1 高效光纖錐耦合增強器與相機，高通光量
高分辨率讀出	400萬像素高分辨率圖像讀出，不忽略細節(jié)
16bit, 95% QE	高動態(tài)范圍，高量子效率，不留缺憾
IOC 模式	>300kHZ陰極快門同步頻率，IOC  芯片累積模式下提升信噪比
專業(yè)化軟件	采集控制，數(shù)據(jù)處理專業(yè)化界面，簡單 快捷

常見型號列表：

	SIC-25U-UV-4M-F	25mm 增強器，UV-VIS 200-900nm, 2048*2048, 光纖面板耦合
IsCMOS	SIC-18U-UV-4M-F	18mm 增強器，UV-VIS 200-900nm, 2048*2048, 光纖面板耦合
	SIC-18U-VIS-4M-F	18mm 增強器，VIS 380-850nm, 2048*2048, 光纖面板耦合
	SIC-18F-VN-4M-F	18mm 增強器，VIS -NIR 400-1100nm, 2048*2048,光纖面板耦合
ICCD	SIC-18U-UV-6M-L	18mm 增強器，UV-VIS 200-850nm, 2750*2200, 高分辨率鏡頭耦合
	SIC-18F-VN-6M-L	18mm 增強器，VIS-NIR 400-1100nm, 2750*2200, 高分辨率鏡頭耦合

 

技術(shù)參數(shù)

 

sCMOS相機
像素陣列	2048*2048
陣面尺寸	13.3*13.3mm
像素大小	6.5um*6.5um
傳感器類型	背照式sCMOS
量子效率	>95% @600nm
讀出噪聲	CMS: 1.1e-(Median) / 1.2e-(RMS)
暗電流	0.15e- / pixel / s@-15℃
曝光時間	1ms-10s
位深	16bit
數(shù)字接口	UBS3.0
像增強器MCP
光陰極	S20B	S25R
光譜范圍	200-850nm	380-1100nm
峰值量子效率	20% @440nm	22%@720nm
等效噪聲（EBI）	< 2 x 10-7 lux @ 20 °C ± 2 °C	< 5 x 10-7  Lux
光子增益	1*104 photon/photon	1.4*104
有效口徑尺寸	18mm & 25mm	18mm
熒光屏	P20 /P43	P43
輸出窗口	1:1光纖面板
光學門控寬度	Fast： <3ns;  Slow option > =50ns	Fast < 5ns
內(nèi)部DDG 控制
延遲和門寬調(diào)節(jié)范圍	0-10s
延遲和門寬調(diào)節(jié)精度	10ps
同步接口	外觸發(fā)輸入，觸發(fā)輸出，直接觸發(fā)（Direct gate）
觸發(fā)信號	觸發(fā)閾值 1-5V， 阻抗50歐姆，抖動<100ps
觸發(fā)固有延遲	<120ns@ 外觸發(fā)，<40ns  @ Direct gate 直接觸發(fā)

sCMOS 量子效率曲線

增強器光陰極量子效率曲線

 

 

引用文獻：

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)