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OceanOptics光纤光谱仪>> >>LIBS-激光诱导击穿光谱系统(MX2500+)  

什么是激光诱导击穿光谱系统?

激光诱导击穿光谱(LIBS)是一种原子发射光谱仪。可以对固相、液相和气相基体中几乎所有元素进行定性和定量的分析。不同于传统的检测方法如ICP-OES或者XRF,LIBS在检测过程中无需进行复杂的样品制备。为了达到这个目的,LIBS采用高能量聚焦脉冲激光光束将样品激发至等离子态,对产生的对应元素发射谱进行分析。元素发射谱的波长与元素的种类直接相关,而元素谱线的强度则和元素的含量相关。

激光诱导击穿光谱技术特点

激光诱导击穿光谱技术系统在进行元素分析的时候,需要样品量极少,对样品的破坏性小;具有自清洁能力,几乎不需要样品制备;可以实现快速实时在线分析;具有遥测能力,可实现有毒、强辐射等恶劣环境中的远距离、非接触性测量;具有ppm量级探测灵敏度,可对痕量元素进行探测。

激光诱导击穿光谱产品构成:

多通道光谱仪MX2500+,凭借其高效的外部同步时钟,完美的协同了所有通道实现精确的延迟采集,准确的在原子激发辐射突出时采集到完整的原子谱线信号。同时,MX2500+可以应客户的需求在180-1037nm的范围内自由的配置光谱仪的通道数量和覆盖范围,系统自带的高效时钟可以完美的同步所有通道,并同时实现精确触发两台外部设备。(如激光器或微波增强设备)

激光器:常使用Nd:YAG激光器,激光器的脉冲宽度一般为纳秒量级,能够在极短时间内在极小面积上集中大量能量,作为系统激励源,将样品表面微量物质剥离并激发出等离子体。

样品仓:密闭稳定的仓式结构,一般会包含样品平台,激光聚焦和收光光路,气体吹扫系统,成像系统,激光安全保护等配套装置。

产品特点:

  • 可搭配稳定高效的样品仓系统
  • 可升级光谱模块
  • 支持双脉冲激光器
  • 宽光谱高分辨力测量,180-1037nm范围内多达16384个像元
  • 高触发信号精度(±10ns)

应用方向:

  • 环境监测(土壤污染,工业生产)
  • 材料分析(金属,煤炭,塑料)
  • 医学和生物化学(骨骼,牙齿)
  • 国家安全(爆炸,生化武器)
  • 艺术品鉴定(颜料,陶瓷,宝石)

LIBS系统应用:

土壤&农作物污染检测:

2012年8月,海洋光学HR2000光谱仪搭建的激光诱导击穿光谱系统顺利完成八个月的太空之旅抵达火星。美国国家航空和航天管理局(NASA)于2011年11月发射了装载有海洋光学HR2000定制光谱仪的火星科学实验车--“好奇”号火星探测车,抵达后将对火星表面土壤成分进行探测,使用的就是这种技术,随着工业的发展,土壤污染也日益严重,从而会对植物,尤其是农作物造成很大影响。

海洋光学的客户使用MX2500+光谱仪组合样品仓,在实验室内使用激光诱导击穿光谱技术进行土壤和农作物中重金属成分进行研究,结合对应重金属元素的浓度标定,可以实现对应元素在土壤和农作物中的含量测量。由于激光诱导击穿光谱技术无需样品制备的特点,能够实现快速测量,因此研究结果对未来的土地污染防治,农作物生产方面起到很大的指导意义。

古玩鉴定:

在经济日渐繁荣的今天,古玩收藏已不再是文人雅士的专利,而逐渐成为人们经济生活的一部分。北京古玩城是亚洲最大的古玩交易中心,北京古玩城古玩珠宝检测修复中心的专家最近将海洋光学的MX2500+激光诱导等离子体光谱分析仪引进到古玩鉴定中,以实现更快、更准确地鉴定古玩真伪的目的。

系统用极其微小的一束激光打在鉴定样品上,通过接收激发的等离子体实现对微量样品的光谱分析。该检测对样品的损伤是分子级别的(相对于把样品放到桌子上产生的损伤还小);同时,MX2500+具有体积小巧、便于携带的优势。一直以来,中国的古玩鉴定一直依赖“白发”专家,MX2500+系统将为古玩鉴定专家带来更高的准确性,使这个古来的行业焕发青春活力。

多通道应用:

煤炭&金属测量:

冶金行业属于我国国民经济的支柱型产业。传统的合金组份测量和都是在合金生产完成以后,对成品取样、处理、制样的方式进行成分分析,速度较慢,一旦检出结果不达标,会报废整批样品,带来很大的损失,MX2500+多通道光谱仪,作为一种灵活配置的设备,在合金生产过程的在线分析和质量控制应用上能够大显身手。

海洋光学提供了用于激光诱导击穿光谱的完整系统部件。沈阳自动化所采用海洋光学的MX2500+进行合金组份检测研究,同时进行了MX2500+用于合金定量分析的算法模型优化,在优化的模型下,进行了合金元素的定性半定量分析和钢水在线监测分析。

煤炭作为我国最重要的能源,同样也存在类似钢铁行业的问题,传统的煤炭分析方法耗时长,无论在煤炭生产或是使用中无法实现实时的成分分析,尤其是对于其中部分成分(硫)含量的实时检测无法实现,因而无法进行实时的质量控制。海洋光学的MX2500+组成的激光诱导击穿光谱测量系统作为一种紫外波段特殊优化的快速成分分析设备,可以实现从煤炭生产到煤炭燃烧各个环节的实时监控。

等离子体发光测量:

MX2500+不仅仅可以组建激光诱导击穿光谱系统,还可以用在各种各样的原子光谱测量场合。例如电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-OES)联合使用,作为燃烧炉后端光谱采集设备。

宽波段、高分辨的多通道光谱仪MX2500+也是激光的测量的应用中的一把利器。

大气压辉光放电过程中会生成等离子体,采用多通道光谱仪MX2500+测量等离子体,对使用大气压辉光放电的工作实现了实时过程监测。

等离子刻蚀是半导体及微系统制造超大规模集成电路制造过程中的关键步骤,使用多通道光谱仪MX2500+实时监测等离子体光谱,即可在刻蚀过程中精确的定位蚀刻终点,提升刻蚀的工艺水平。

技术参数

系统性能参数
可测元素 原子序数Z≥1
浓度范围 ≥10ppm,取决于元素种类
样品性状 固体或压片粉末
最大样品尺寸 30*30*20mm(x*y*z)
最大样品重量 2kg
平移台行程范围 60*60*60mm(x*y*z)
光斑尺寸 ≤50um,激光波长1064nm
激光器波长 Nd:YAG 1064nm/532nm可选
激光器能量 50mJ/200mJ可选
光纤 抗紫外光纤
成像 可选高倍微观视野
软件 控制硬件设备,获取数据
支持二次开发,动态链接库
光谱处理算法,荧光背景扣除
光谱仪参数
波长范围 180nm-1037nm
通道数 1~8通道
光学分辨率 0.1nm(FWHM)
探测器 线阵CCD/面阵CCD可选
积分时间 1ms~65s
触发延迟 ±450ns
触发抖动 ±10ns
尺寸重量
MX2500+尺寸(8通道) 460mm*150mm*165mm
MX2500+重量(8通道) 7kg
样品仓尺寸 450mm*360mm*460mm
样品仓重量 25kg
激光驱动器尺寸 360mm*133mm*435mm
激光驱动器重量 14kg

 

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