什么是激光誘導(dǎo)擊穿光譜系統(tǒng)?
激光誘導(dǎo)擊穿光譜(LIBS)是一種原子發(fā)射光譜儀。可以對(duì)固相、液相和氣相基體中幾乎所有元素進(jìn)行定性和定量的分析。不同于傳統(tǒng)的檢測(cè)方法如ICP-OES或者XRF,LIBS在檢測(cè)過(guò)程中無(wú)需進(jìn)行復(fù)雜的樣品制備。為了達(dá)到這個(gè)目的,LIBS采用高能量聚焦脈沖激光光束將樣品激發(fā)至等離子態(tài),對(duì)產(chǎn)生的對(duì)應(yīng)元素發(fā)射譜進(jìn)行分析。元素發(fā)射譜的波長(zhǎng)與元素的種類(lèi)直接相關(guān),而元素譜線(xiàn)的強(qiáng)度則和元素的含量相關(guān)。
激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)特點(diǎn)
激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)系統(tǒng)在進(jìn)行元素分析的時(shí)候,需要樣品量極少,對(duì)樣品的破壞性?。痪哂凶郧鍧嵞芰?,幾乎不需要樣品制備;可以實(shí)現(xiàn)快速實(shí)時(shí)在線(xiàn)分析;具有遙測(cè)能力,可實(shí)現(xiàn)有毒、強(qiáng)輻射等惡劣環(huán)境中的遠(yuǎn)距離、非接觸性測(cè)量;具有ppm量級(jí)探測(cè)靈敏度,可對(duì)痕量元素進(jìn)行探測(cè)。
激光誘導(dǎo)擊穿光譜產(chǎn)品構(gòu)成:
多通道光譜儀MX2500+,憑借其高效的外部同步時(shí)鐘,的協(xié)同了所有通道實(shí)現(xiàn)精確的延遲采集,準(zhǔn)確的在原子激發(fā)輻射突出時(shí)采集到完整的原子譜線(xiàn)信號(hào)。同時(shí),MX2500+可以應(yīng)客戶(hù)的需求在180-1037nm的范圍內(nèi)自由的配置光譜儀的通道數(shù)量和覆蓋范圍,系統(tǒng)自帶的高效時(shí)鐘可以的同步所有通道,并同時(shí)實(shí)現(xiàn)精確觸發(fā)兩臺(tái)外部設(shè)備。(如激光器或微波增強(qiáng)設(shè)備)
激光器:常使用Nd:YAG激光器,激光器的脈沖寬度一般為納秒量級(jí),能夠在極短時(shí)間內(nèi)在極小面積上集中大量能量,作為系統(tǒng)激勵(lì)源,將樣品表面微量物質(zhì)剝離并激發(fā)出等離子體。
樣品倉(cāng):密閉穩(wěn)定的倉(cāng)式結(jié)構(gòu),一般會(huì)包含樣品平臺(tái),激光聚焦和收光光路,氣體吹掃系統(tǒng),成像系統(tǒng),激光安全保護(hù)等配套裝置。
產(chǎn)品特點(diǎn):
- 可搭配穩(wěn)定高效的樣品倉(cāng)系統(tǒng)
- 可升級(jí)光譜模塊
- 支持雙脈沖激光器
- 寬光譜高分辨力測(cè)量,180-1037nm范圍內(nèi)多達(dá)16384個(gè)像元
- 高觸發(fā)信號(hào)精度(±10ns)
應(yīng)用方向:
- 環(huán)境監(jiān)測(cè)(土壤污染,工業(yè)生產(chǎn))
- 材料分析(金屬,煤炭,塑料)
- 醫(yī)學(xué)和生物化學(xué)(骨骼,牙齒)
- 國(guó)家安全(爆炸,生化)
- 藝術(shù)品鑒定(顏料,陶瓷,寶石)
LIBS系統(tǒng)應(yīng)用:
2012年8月,海洋光學(xué)HR2000光譜儀搭建的激光誘導(dǎo)擊穿光譜系統(tǒng)順利完成八個(gè)月的太空之旅抵達(dá)火星。美國(guó)國(guó)家航空和航天管理局(NASA)于2011年11月發(fā)射了裝載有海洋光學(xué)HR2000定制光譜儀的火星科學(xué)實(shí)驗(yàn)車(chē)--“好奇”號(hào)火星探測(cè)車(chē),抵達(dá)后將對(duì)火星表面土壤成分進(jìn)行探測(cè),使用的就是這種技術(shù),隨著工業(yè)的發(fā)展,土壤污染也日益嚴(yán)重,從而會(huì)對(duì)植物,尤其是農(nóng)作物造成很大影響。
海洋光學(xué)的客戶(hù)使用MX2500+光譜儀組合樣品倉(cāng),在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)使用激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)進(jìn)行土壤和農(nóng)作物中重金屬成分進(jìn)行研究,結(jié)合對(duì)應(yīng)重金屬元素的濃度標(biāo)定,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)元素在土壤和農(nóng)作物中的含量測(cè)量。由于激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)無(wú)需樣品制備的特點(diǎn),能夠?qū)崿F(xiàn)快速測(cè)量,因此研究結(jié)果對(duì)未來(lái)的土地污染防治,農(nóng)作物生產(chǎn)方面起到很大的指導(dǎo)意義。
古玩鑒定:
在經(jīng)濟(jì)日漸繁榮的今天,古玩收藏已不再是文人雅士的,而逐漸成為人們經(jīng)濟(jì)生活的一部分。北京古玩城是亞洲的古玩交易中心,北京古玩城古玩珠寶檢測(cè)修復(fù)中心的專(zhuān)家最近將海洋光學(xué)的MX2500+激光誘導(dǎo)等離子體光譜分析儀引進(jìn)到古玩鑒定中,以實(shí)現(xiàn)更快、更準(zhǔn)確地鑒定古玩真?zhèn)蔚哪康摹?/p>
系統(tǒng)用極其微小的一束激光打在鑒定樣品上,通過(guò)接收激發(fā)的等離子體實(shí)現(xiàn)對(duì)微量樣品的光譜分析。該檢測(cè)對(duì)樣品的損傷是分子級(jí)別的(相對(duì)于把樣品放到桌子上產(chǎn)生的損傷還小);同時(shí),MX2500+具有體積小巧、便于攜帶的優(yōu)勢(shì)。一直以來(lái),中國(guó)的古玩鑒定一直依賴(lài)“白發(fā)”專(zhuān)家,MX2500+系統(tǒng)將為古玩鑒定專(zhuān)家?guī)?lái)更高的準(zhǔn)確性,使這個(gè)古來(lái)的行業(yè)煥發(fā)青春活力。
多通道應(yīng)用:
冶金行業(yè)屬于我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱型產(chǎn)業(yè)。傳統(tǒng)的合金組份測(cè)量和都是在合金生產(chǎn)完成以后,對(duì)成品取樣、處理、制樣的方式進(jìn)行成分分析,速度較慢,一旦檢出結(jié)果不達(dá)標(biāo),會(huì)報(bào)廢整批樣品,帶來(lái)很大的損失,MX2500+多通道光譜儀,作為一種靈活配置的設(shè)備,在合金生產(chǎn)過(guò)程的在線(xiàn)分析和質(zhì)量控制應(yīng)用上能夠大顯身手。
海洋光學(xué)提供了用于激光誘導(dǎo)擊穿光譜的完整系統(tǒng)部件。沈陽(yáng)自動(dòng)化所采用海洋光學(xué)的MX2500+進(jìn)行合金組份檢測(cè)研究,同時(shí)進(jìn)行了MX2500+用于合金定量分析的算法模型優(yōu)化,在優(yōu)化的模型下,進(jìn)行了合金元素的定性半定量分析和鋼水在線(xiàn)監(jiān)測(cè)分析。
煤炭作為我國(guó)最重要的能源,同樣也存在類(lèi)似鋼鐵行業(yè)的問(wèn)題,傳統(tǒng)的煤炭分析方法耗時(shí)長(zhǎng),無(wú)論在煤炭生產(chǎn)或是使用中無(wú)法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的成分分析,尤其是對(duì)于其中部分成分(硫)含量的實(shí)時(shí)檢測(cè)無(wú)法實(shí)現(xiàn),因而無(wú)法進(jìn)行實(shí)時(shí)的質(zhì)量控制。海洋光學(xué)的MX2500+組成的激光誘導(dǎo)擊穿光譜測(cè)量系統(tǒng)作為一種紫外波段特殊優(yōu)化的快速成分分析設(shè)備,可以實(shí)現(xiàn)從煤炭生產(chǎn)到煤炭燃燒各個(gè)環(huán)節(jié)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。
等離子體發(fā)光測(cè)量:
MX2500+不僅僅可以組建激光誘導(dǎo)擊穿光譜系統(tǒng),還可以用在各種各樣的原子光譜測(cè)量場(chǎng)合。例如電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法(ICP-OES)聯(lián)合使用,作為燃燒爐后端光譜采集設(shè)備。
寬波段、高分辨的多通道光譜儀MX2500+也是激光的測(cè)量的應(yīng)用中的一把利器。
大氣壓輝光放電過(guò)程中會(huì)生成等離子體,采用多通道光譜儀MX2500+測(cè)量等離子體,對(duì)使用大氣壓輝光放電的工作實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)過(guò)程監(jiān)測(cè)。
等離子刻蝕是半導(dǎo)體及微系統(tǒng)制造超大規(guī)模集成電路制造過(guò)程中的關(guān)鍵步驟,使用多通道光譜儀MX2500+實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)等離子體光譜,即可在刻蝕過(guò)程中精確的定位蝕刻終點(diǎn),提升刻蝕的工藝水平。
技術(shù)參數(shù)
系統(tǒng)性能參數(shù) | |
可測(cè)元素 | 原子序數(shù)Z≥1 |
濃度范圍 | ≥10ppm,取決于元素種類(lèi) |
樣品性狀 | 固體或壓片粉末 |
樣品尺寸 | 30*30*20mm(x*y*z) |
樣品重量 | 2kg |
平移臺(tái)行程范圍 | 60*60*60mm(x*y*z) |
光斑尺寸 | ≤50um,激光波長(zhǎng)1064nm |
激光器波長(zhǎng) | Nd:YAG 1064nm/532nm可選 |
激光器能量 | 50mJ/200mJ可選 |
光纖 | 抗紫外光纖 |
成像 | 可選高倍微觀(guān)視野 |
軟件 | 控制硬件設(shè)備,獲取數(shù)據(jù) |
支持二次開(kāi)發(fā),動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù) | |
光譜處理算法,熒光背景扣除 | |
光譜儀參數(shù) | |
波長(zhǎng)范圍 | 180nm-1037nm |
通道數(shù) | 1~8通道 |
光學(xué)分辨率 | 0.1nm(FWHM) |
探測(cè)器 | 線(xiàn)陣CCD/面陣CCD可選 |
積分時(shí)間 | 1ms~65s |
觸發(fā)延遲 | ±450ns |
觸發(fā)抖動(dòng) | ±10ns |
尺寸重量 | |
MX2500+尺寸(8通道) | 460mm*150mm*165mm |
MX2500+重量(8通道) | 7kg |
樣品倉(cāng)尺寸 | 450mm*360mm*460mm |
樣品倉(cāng)重量 | 25kg |
激光驅(qū)動(dòng)器尺寸 | 360mm*133mm*435mm |
激光驅(qū)動(dòng)器重量 | 14kg |