一、技術背景

J200飛秒激光進樣系統(tǒng)來自美國應用光譜公司（ASI），ASI公司是一家專門研究激光剝蝕及光譜分析技術的高科技公司，研發(fā)人員均為美國勞倫斯伯克利國家實驗室的科研人員。

美國勞倫斯伯克利國家實驗室（Lawrence Berkeley National Laboratory）具有80多年LIBS技術的研究經驗，將該技術與生物醫(yī)學、半導體、環(huán)境領域的*技術相融合，致力于激光誘導等離子體光譜和剝蝕技術在化學分析領域的應用和開發(fā)，使元素化學分析簡單快速化，測量結果精確化，分析過程綠色化。

Dr. Rick Russo為實驗室科學家，他及其團隊在激光剝蝕領域具有很高的聲望。其本人從事激光與材料相互作用機理及相關應用研究達30余年，的激光、光譜儀器、成像系統(tǒng)、計算及電子器件具有豐富的經驗，發(fā)表學術論文300余篇，獲得22項。Dr.Russo從1982年至今在美國勞倫斯伯克利國家實驗室工作，目前，是該實驗室的科學家。Russo博士于2004年創(chuàng)建了ASI公司，將激光剝蝕/光譜技術商業(yè)化，應用于生物醫(yī)學、半導體、環(huán)境和國防領域。公司成立之初就與美國*、能源部、國家航空和宇宙航行局簽訂了多個合同。

二、系統(tǒng)功能及用途

J200飛秒激光進樣系統(tǒng)與等離子體質譜連用，組成LA-ICP-MS系統(tǒng)，可應用于礦物元素定量分析、鋯石U-Pb定年、礦物熔體和流體包裹體分析、微區(qū)同位素分析和定年技術研究等地質研究領域。

J200飛秒激光進樣系統(tǒng)可與市面上的普通四級桿質譜儀、飛行時間質譜儀和多接收質譜儀等常見質譜儀聯用。

三、硬件特點

飛秒激光技術驅動下，在分析性能方面取得的革命性進步

J200飛秒激光剝蝕進樣系統(tǒng)集成了經過驗證的飛秒激光源，該激光源是基于Yb直接二極管泵浦技術。在1030nm的基本波長附近的遠程級二極管泵激光器，激光脈沖放大產生足夠的激光能量，從而提高量子效率，減少熱損失，可進行更為有效地激光剝蝕。飛秒激光源技術已經應用于醫(yī)療領域，用于激光視力矯正手術和白內障手術，J200飛秒激光剝蝕進樣系統(tǒng)將飛秒激光源技術可靠性提升到一個新高度。

Yb直接二極管泵浦技術

自動調整樣品高度，保證激光剝蝕的一致性

J200飛秒激光剝蝕進樣系統(tǒng)采用了一種自動調高傳感器，該傳感器的設計考慮到了樣品表面的形態(tài)變化。這一特性使得系統(tǒng)能夠保持精確的激光聚焦，不論高度差異如何，在所有采樣點上提供相同的激光通量，并在所有采樣點上實現一致的激光剝蝕。這一創(chuàng)新的傳感器特性是由應用光譜公司的科學團隊研發(fā)的一項技術。

一種正在申請的創(chuàng)新集氣管設計

J200飛秒激光剝蝕進樣系統(tǒng)具有*的微集氣管設計，由不銹鋼和銅共同組成，減少脫氣，防止剝蝕顆粒集結，消除記憶影響，該項技術正在申請。組裝方式簡單，方便對輸氣管道進行定期清理。

J200飛秒激光剝蝕進樣系統(tǒng)新型微集氣管

Flex樣品室內置鑲嵌塊，優(yōu)化氣流和顆粒清潔能力

根據測量需要（主要成分分析、包裹體分析、高分辨率深度剖析、元素映射，等等），有必要對樣品室的各個性能指標進行優(yōu)化，指標包括：沖洗時間、顆粒混合、樣品室內的流動特性。Flex樣品室可以容納直徑為4英寸的樣品，使用一組可互換的頂部和底部鑲嵌塊來調節(jié)流動條件和微粒沖洗時間。而且，Flex樣品室還能為等離子體光提供視角，從而保證在激光剝蝕過程中，進行靈敏的LIBS檢測。

創(chuàng)新的Flex樣品室

高精度氣體流量控制系統(tǒng)

J200飛秒激光剝蝕進樣系統(tǒng)的氣體控制系統(tǒng)使用了兩個高精度、數字化質量流量控制器和電子控制閥，用于氬氣、氦氣及補充氣體的輸送。

運輸氣體和補充氣體流向樣品室，ICP-MS系統(tǒng)按順序自動運行，并被精確控制，帶來理想的氣流，防止等離子體火焰熄滅。預設配置可以選擇輸送氬氣、氦氣或補充氣體。

氣體流量控制系統(tǒng)

通過雙攝像頭和*照明實現的樣品可視化

J200飛秒激光剝蝕進樣系統(tǒng)擁有*的照明系統(tǒng)以及高倍光學變焦功能（達到60X），清晰呈現樣品的表面細節(jié)。由于配備了雙高分辨率CMOS成像攝像機，J200飛秒激光剝蝕進樣系統(tǒng)可以提供廣角視野和高倍成像，以精確地研究精細區(qū)域(見下圖)。廣角視野視圖可以保存，并用于定位不同的樣品位置，使用高倍鏡研究樣品。J200飛秒激光剝蝕進樣系統(tǒng)具備三種照明模式來提高圖像質量和對比度：擴散式LED光源，透射光和同軸反射光，光的強度和顏色可控。

清晰、高倍放大的樣品表面圖像

同軸光線不同顏色和強度下的樣本圖像對比

J200飛秒激光剝蝕進樣系統(tǒng)多可以配備兩個LIBS檢測器，同時進行LIBS和LA-ICP-MS的分析。這一具有里程碑意義的創(chuàng)新在世界上是的，J200飛秒激光剝蝕進樣系統(tǒng)也因此能夠分析僅使用ICP-MS無法檢測到的元素，例如C、O、H、N、F等元素、鹵素以及輕元素。

四、軟件特點

強大的Axiom軟件，便于ICP-MS儀器的激光采樣參數控制

J200飛秒激光剝蝕進樣系統(tǒng)操作軟件——Axiom，具有直觀友好的圖形用戶界面，可瀏覽不同樣品區(qū)域，并建立靈活的激光采樣方案。Axiom具有雙向通信控制，實現了與您的ICP-MS的集成級別。我們創(chuàng)新的軟件設計允許分析人員為各種硬件組件操作創(chuàng)建時間順序指令，創(chuàng)建軟件“方案”。將多個方案整合在一起，您可以享受*自動化的測量體驗。

獲得清晰樣品圖像，制定復雜的激光采樣模式

系統(tǒng)軟件提供大的視頻窗口，顯示清晰的、詳細的樣品圖像。分析人員可以在樣品圖像上設計任意的激光采樣模式，包括光柵線、曲線、直線、隨機點、任意尺寸網格或預先編制的模式。甚至樣品上具有挑戰(zhàn)性形狀的結構也可以使用Axiom的模式生成工具進行突出顯示，并精確分析元素或同位素含量。

雙攝像系統(tǒng)輕松導航定位樣品

J200飛秒激光剝蝕進樣系統(tǒng)配備兩個攝像頭，向分析人員提供樣品的廣角視野和高倍成像。Axiom允許用戶先獲取樣品的廣角視圖，然后使用保存的圖像導航不同的樣品位置，觀察高倍放大的選定點。

智能氣流控制，大限度地獲取ICP-MS等離子體的穩(wěn)定性和分析性能

Axiom系統(tǒng)軟件具備智能輸送和補充氣控制功能，允許對每種氣體進行編程，使其達到終的設置點，氣體流量閥的高度同步開關，提供穩(wěn)定的ICP-MS等離子體條件。預設閥配置可選擇氬氣或氦氣作為輸送氣或補充氣。

軟件方案使您能夠控制自動測量

您可以將多個硬件組件指令分組，并及時對它們進行排序，以創(chuàng)建一個Axiom LA采樣方案。方案一經創(chuàng)建，之后就可以將它們調出，并將它們組合，以提供高度自動化的檢測體驗。我們只需“調出”整個方案以重復實驗，或者復制方案的一部分，將其與新的指令結合起來，以解決新的采樣方案。

從時間解析的ICP-MS信號到完整的定量結果

Axiom LA軟件是ICP-MS數據管理和分析工具，這些工具對于獲得精確的定量結果和精確的統(tǒng)計非常重要。有了Axiom LA軟件，分析者可以選擇感興趣的同位素并顯示它們的時間分辨ICP-MS信號以進行比較分析。定義時間集成范圍，保存它們，并將它們應用到文件或目錄中的所有ICP-MS數據，可以輕松地估計集成強度和RSD值。同時，時間分辨ICP-MS信號也可以非常流暢，并且可以輕而易舉地獲得TRSD（時間相對標準偏差）統(tǒng)計學數值。

五、技術優(yōu)勢

LA-ICP-MS 的量子級飛躍

J200飛秒激光進樣系統(tǒng)是LA-ICP-MS技術向高精度、高準確度、高靈敏度水平發(fā)展的重大突破。飛秒級的脈沖寬度使樣品直接被汽化，然后去激態(tài)形成類似于晶體的納米級均勻顆粒而被載氣輸送進ICP-MS，無分餾現象，這意味著剝蝕的顆粒能真實地代表樣品的化學特性，這是長脈沖激光技術無法達到的。

飛秒與納秒熱效應影響示意圖

減少樣品的依賴性，比霧化技術精度高

J200激光進樣系統(tǒng)剝蝕樣品精度高，且沒有熱效應。而采用長激光脈沖的系統(tǒng)，會發(fā)生多種熱過程，改變剝蝕樣品的數量和化學成分，如改變熱特性等；并且無論采用什么波長，如266nm, 213nm 或193nm, 為了準確定量的分析元素和同位素，需要高精度的、與測量樣品相匹配的標準物質。而J200激光進樣系統(tǒng)剝蝕均勻一致，剝蝕的樣品顆粒能真實代表樣品的化學特性，無需高度匹配的標準物質，也能進行高精度LA-ICP-MS測量。

剝蝕顆粒均勻一致，確保高精度和高靈敏度測量

J200激光進樣系統(tǒng)產生的樣品顆粒均勻一致，且尺寸分布合理，一般在10-200nm，運輸效率高。到達ICP源的顆粒能*被消解，產生穩(wěn)健、恒定的瞬時ICP-MS信號。而長激光脈沖系統(tǒng)產生的樣品顆粒大（常大于數微米），駐留在輸送管中，導致運輸效率低，并且降低了分析的靈敏度。大樣品顆粒還會在ICP-MS的瞬時信號中產生峰值，導致測量精度降低。

元素和同位素的分餾少

在LA-ICP-MS測量過程中引起元素或同位素分餾的兩大主要過程是：（1）非化學計量物質剝蝕的熱過程；（2）大樣品顆粒在ICP源不*消解。J200施加高能激光的時間比長脈沖系統(tǒng)短，短達1/10000。J200系統(tǒng)通過非熱過程，施加超高激光輻射剝蝕樣品，產生的顆粒能在ICP源*消解，確保在測量過程中獲取高精度、穩(wěn)定的元素或同位素信號。