多模組LIBS綜合測試系統(tǒng)（LIBS-Multi900）

多模組LIBS綜合測試系統(tǒng)（LIBS-Multi900）簡介

LIBS-Multi900多模組LIBS綜合測試系統(tǒng)為原子光譜和分子光譜的綜合性測試系統(tǒng)，以應對特殊真空環(huán)境下為科研工作者帶來多兼容性，可定制化的綜合性測試系統(tǒng)。該系統(tǒng)以模塊化的組件做集成和研發(fā)，應對復雜的實驗條件，不同的實驗需求可以做到一套系統(tǒng)滿足大部分應用場景，且在軟件上互通不受影響。以下主要介紹原子光譜的代表模組：LIBS模組；分子光譜的代表模組：Raman模組。

LIBS簡介

激光誘導擊穿光譜實驗是通過超短脈沖激光聚焦樣品表面形成等離子體，對等離子體發(fā)射光譜進行分析來確定樣品的物質(zhì)成分及含量。超短脈沖激光聚焦后能量密度較高，可以將任何物態(tài)（固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)）的樣品激發(fā)形成等離子體，LIBS技術(shù)（原則上）可以分析任何物態(tài)的樣品，僅受到激光的功率以及探測光譜儀的靈敏度和波長范圍的限制。幾乎所有的元素被激發(fā)形成等離子體后都會發(fā)出特征譜線，因此，LIBS可以分析大多數(shù)的元素。

LIBS基本原理

激光誘導擊穿光譜測試系統(tǒng)采用脈沖激光器聚焦樣品表面形成等離子體，進而對等離子體發(fā)射光譜進行分析以確定樣品的物質(zhì)成分及含量。在本方案中，激光誘導擊穿光譜測試裝置又大功率脈沖激光器、光譜采集裝置、激光測距儀以及長工作距離顯微鏡顯微成像裝置組成。采用模塊化設(shè)計，除實現(xiàn)脈沖激發(fā)等離子體和收集等離子體之外，借助長工作距離顯微成像和真空腔內(nèi)的電動三軸位移臺，也可實現(xiàn)脈沖激發(fā)光和光譜儀的共焦點在樣品表面的逐點掃描成像。借助基于激光和視覺算法的自動對焦系統(tǒng)，在掃描過程中實時跟蹤樣品表面。

Raman簡介

拉曼光譜分析是一種無損的分析技術(shù)，它是基于光和材料的相互作用而產(chǎn)生的。拉曼光譜可以提供樣品化學結(jié)構(gòu)、相和形態(tài)、結(jié)晶度及分子相互作用的詳細信息。

Raman基本原理

拉曼光譜是一種散射光譜，拉曼光譜技術(shù)是一種基 于拉曼散射效應，通過分析與入射光頻率（波長） 不同的散射光，從而獲得物質(zhì)信息的分子光譜技術(shù)。當一束單色光λlaser 照射樣品時，樣品分子會使入 射光發(fā)生散射。大部分散射光只是改變了運動方向， 而光的頻率（波長）相較入射光未發(fā)生變化，這種 散射被稱為瑞利散射，屬于彈性散射；少部分散射 光不僅傳播方向發(fā)生了改變，而且光的頻率（波長） 也發(fā)生了改變，這種散射被稱為拉曼散射，屬于非彈性散射。其中散射光頻率小于入射光的拉曼散射 被稱為斯托克斯散射，而頻率大于入射光的拉曼散射被稱為反斯托克斯散射，這兩者對稱地分布于瑞利散射兩側(cè)。

散射光和入射光之間的頻率差Δν 稱為拉曼位移。 拉曼位移和入射光的頻率無關(guān)，它只與物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)有關(guān)。拉曼位移的大小由物質(zhì)分子的振動能級結(jié)構(gòu)決定，不同的化學鍵或者基團種類與拉曼位移是一一對應的，因此拉曼光譜也被認為是物質(zhì)的“指紋光譜。

產(chǎn)品介紹

LIBS+RAMAN組合系統(tǒng)

產(chǎn)品模組參數(shù)：

1.LIBS模組

• 探測波段范圍：200-900nm（其他波段可選），全國產(chǎn)iCMOS相機

• 光學分辨率：<0.1nm,更小值可選

• 最短門控：3ns，采用全國產(chǎn)iCMOS相機

• 延遲與門控精度：10ps

• 激光器能量：50、100、200、400mj等可選

• 波長重復精度：0.01nm

• 三維位移臺：行程 可選

• 支持定制真空腔光路，樣品氣體吹掃等功能

• 光譜顯示（峰值、半高寬）、譜線識別、文件自動保存

• 自動聚焦功能

• Mapping功能

• 樣品圖像實時顯示

2.Raman模組參數(shù)：

• 通過上述顯微成像系統(tǒng)的物鏡聚焦于樣品表面采集拉曼光譜

• 激發(fā)光波長532 nm

• 光譜收集范圍：80 ~ 4000 cm-1

• 光譜分辨率：2 cm-1光譜顯示（峰值、半高寬）、譜線識別、文件自動保存

• 自動聚焦功能

• Mapping功能

• 樣品圖像實時顯示

真空互聯(lián)多模組系統(tǒng)

為用戶提供適配真空互聯(lián)多模組系統(tǒng)的多模組光譜測試系統(tǒng)，可在超高真空低溫條件下，在同一真空腔體中實現(xiàn)如下功能：

（1）    樣品表面進行高分辨顯微成像。

（2）    共聚焦拉曼和熒光測試功能，并可在樣品表面逐點掃描成像。

（3）    光譜范圍195 nm ~ 1000 nm

（4）    兼容6吋樣品。

（5）    極限真空可至10-8 Pa。

（6）    樣品溫度 4K至室溫。

產(chǎn)品特色：

• 超高真空中共焦光譜掃描。

借助腔內(nèi)的樣品運動系統(tǒng)和統(tǒng)一控制軟件，在熒光、拉曼、激光誘導擊穿光譜等不同的光譜測試設(shè)備下都可實現(xiàn)表面的逐點掃描成像。

• 激光自動聚焦跟蹤表面

共焦光譜沿表面掃描測試時，具備激光自動聚焦功能跟蹤樣品表面起伏。

• 覆蓋從深紫外到近紅外寬譜范圍

通過模塊化設(shè)計，不同模組配合工作，覆蓋從195 nm深紫外到近紅外多個波段。

• 高度模塊化結(jié)構(gòu)

包括鏡頭在內(nèi)的全部光路都在真空腔外，物鏡等光學零件選擇靈活；并且在超高真空系統(tǒng)進行烘烤的時候作為一個整體移離真空系統(tǒng)，方便后期維護。

• 全自動控制

光路調(diào)節(jié)和切換等全部通過軟件控制自動完成，方便用戶使用。

軟件測試界面

整套顯微和光譜采集設(shè)備相對獨立，高度模塊化，并且調(diào)節(jié)、掃描控制和數(shù)據(jù)采集全部電動化，方便集成在真空腔體上方使用，在烘烤時作為整體移離腔體，適應用戶現(xiàn)場安裝的條件。

接口豐富性，可接入不同數(shù)據(jù)庫，從而達到數(shù)據(jù)的高強度兼容。

應用領(lǐng)域

1.材料分析領(lǐng)域：在金屬材料、合金、半導體等的研究中，單一技術(shù)往往只能獲取部分信息。例如在分析新型合金材料時，LIBS可以準確測定其中各種元素的含量，而Raman光譜能夠揭示材料的晶體結(jié)構(gòu)、相轉(zhuǎn)變以及分子鍵合等信息，兩者結(jié)合可全面了解材料的組成與結(jié)構(gòu)，為材料的研發(fā)、質(zhì)量控制和性能優(yōu)化提供更充分的依據(jù)。

2. 環(huán)境科學領(lǐng)域：環(huán)境監(jiān)測中，對于土壤、水體、大氣等復雜樣品的分析至關(guān)重要。以土壤污染檢測為例，LIBS能夠快速檢測出土壤中的重金屬等元素污染物，Raman技術(shù)則可對土壤中的有機污染物分子結(jié)構(gòu)進行分析，從而更全面地評估土壤污染狀況，為污染治理和環(huán)境修復提供有力支持。在大氣環(huán)境監(jiān)測中，可用于檢測大氣顆粒物中的元素組成和分子結(jié)構(gòu)，有助于了解大氣污染的來源和形成機制。

3. 文物保護與考古領(lǐng)域：文物的材質(zhì)和結(jié)構(gòu)分析對于文物保護和修復具有重要意義。例如在對古代陶瓷、壁畫等文物的研究中，LIBS可檢測出其中的元素成分，幫助確定其制作工藝和產(chǎn)地，Raman光譜能分析顏料、膠結(jié)材料等的分子結(jié)構(gòu)，了解文物的老化和損壞程度，為制定科學的保護和修復方案提供依據(jù)。

4. 地質(zhì)勘探領(lǐng)域：在礦產(chǎn)資源勘探中，傳統(tǒng)方法往往需要大量的樣品采集和實驗室分析，耗時費力。而LIBS與Raman聯(lián)用可實現(xiàn)原位快速探測。比如在尋找貴金屬礦脈時，LIBS可以檢測礦石中的金屬元素含量，Raman光譜能確定礦石的礦物學結(jié)構(gòu)和分子特征，從而提高勘探效率和準確性，降低勘探成本。

5. 生物醫(yī)學領(lǐng)域：在生物組織和細胞的研究中，兩者結(jié)合可提供更豐富的信息。比如在腫瘤診斷中，LIBS可以分析腫瘤組織中的元素分布，Raman光譜能獲取細胞和組織的分子結(jié)構(gòu)變化信息，有助于提高腫瘤診斷的準確性和特異性。此外，在藥物研發(fā)中，可用于研究藥物與生物分子的相互作用機制，為新型藥物的設(shè)計和開發(fā)提供參考。

可升級功能

• Raman光譜與Mapping

• 門控Raman光譜

• 可通過購買端口接入某大廠數(shù)據(jù)庫進行元素分析識別