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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(yīng)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(yīng)對復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)條件，不同的實(shí)驗(yàn)需求可以做到一套系統(tǒng)滿足大部分應(yīng)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(dǎo)擊穿光譜實(shí)驗(yàn)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(jìn)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(dǎo)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(jìn)而對等離子體發(fā)射光譜進(jìn)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(dǎo)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(jì)，除實(shí)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(shí)現(xiàn)脈沖激發(fā)光和光譜儀的共焦點(diǎn)在樣品表面的逐點(diǎn)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(shí)時(shí)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(xué)結(jié)構(gòu)、相和形態(tài)、結(jié)晶度及分子相互作用的詳細(xì)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(yīng)，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(dāng)一束單色光λlaser 照射樣品時(shí)，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(yùn)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(xué)鍵或者基團(tuán)種類與拉曼位移是一一對應(yīng)的，因此拉曼光譜也被認(rèn)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(jī)

• 光學(xué)分辨率：<0.1nm,更小值可選

• 最短門控：3ns，采用全國產(chǎn)iCMOS相機(jī)

• 延遲與門控精度：10ps

• 激光器能量：50、100、200、400mj等可選

• 波長重復(fù)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(shí)時(shí)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(shí)時(shí)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(shí)現(xiàn)如下功能：

（1）    樣品表面進(jìn)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(diǎn)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(yùn)動系統(tǒng)和統(tǒng)一控制軟件，在熒光、拉曼、激光誘導(dǎo)擊穿光譜等不同的光譜測試設(shè)備下都可實(shí)現(xiàn)表面的逐點(diǎn)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(shí)，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(jì)，不同模組配合工作，覆蓋從195 nm深紫外到近紅外多個(gè)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(xué)零件選擇靈活；并且在超高真空系統(tǒng)進(jìn)行烘烤的時(shí)候作為一個(gè)整體移離真空系統(tǒng)，方便后期維護(hù)。

• 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(dú)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(shí)作為整體移離腔體，適應(yīng)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(dá)到數(shù)據(jù)的高強(qiáng)度兼容。

應(yīng)用領(lǐng)域

1.材料分析領(lǐng)域：在金屬材料、合金、半導(dǎo)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(shí)，LIBS可以準(zhǔn)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(xué)領(lǐng)域：環(huán)境監(jiān)測中，對于土壤、水體、大氣等復(fù)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(jī)污染物分子結(jié)構(gòu)進(jìn)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(fù)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(jī)制。

3. 文物保護(hù)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(hù)和修復(fù)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(xué)的保護(hù)和修復(fù)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(shí)驗(yàn)室分析，耗時(shí)費(fèi)力。而LIBS與Raman聯(lián)用可實(shí)現(xiàn)原位快速探測。比如在尋找貴金屬礦脈時(shí)，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(xué)結(jié)構(gòu)和分子特征，從而提高勘探效率和準(zhǔn)確性，降低勘探成本。

5. 生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域：在生物組織和細(xì)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(xì)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(zhǔn)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(jī)制，為新型藥物的設(shè)計(jì)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(jìn)行元素分析識別