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EcoChem Pro 激光元素分子分析系统

EcoChem Pro 激光元素分子分析系统

激光诱导击穿光谱(LIBS)是一种原子发射光谱技术，用于元素的测量。拉曼散射技术(Raman)是一种非破坏性的分子光谱分析技术，可以对有机物及无机物进行分析，是一种应用于物质分子结构研究的分析方法。作为两种新兴的光谱分析技术具有超越传统化学分析技术的独特优势，同时又表现出了明显的互补特性，两种技术联用的优越性表现在其既能检测物质元素的成分信息又能获取分子结构信息，改善对复杂异质性样品的解析过程和准确度，对全面探索物质组成具有开创性的意义。

EcoChem Pro 激光元素分子分析系统有着独特的优势。不需要对样品进行前处理，也没有样品的制备过程，干扰小，测定时间短，灵敏度高等。实现了LIBS和Raman的工作时序、自动定位和样品聚焦以及完成对两种信号的自动采集和自动分析处理，最后得到样品的元素和分子结构的全面信息。可以快速检测土壤、植物、中药材、刑侦材料、矿石、合金、珠宝等样品中的各种元素、分子及化合物等。

系统原理：

激光诱导击穿光谱LIBS技术：当激光作用于样品表面时，在极短时间内诱导产生含有样品物质的等离子体，等离子体产生的过程中，发射出带有样品元素信息的发射光谱，通过检测这些发射光谱，得到样品的元素信息。这种技术被称为激光诱导击穿光谱技术LIBS（Laser Induced Breakdown Spectroscopy），俗称激光光谱元素分析技术，检测限可达ppm级。测量的元素可覆盖元素周期表中的大部分元素。

拉曼Raman技术：当光线照射到分子并且和分子中的电子云及分子键结产生相互作用，就会发生拉曼效应。拉曼光谱分析法是对与入射光频率不同的散射光谱进行分析以得到分子振动、转动方面信息，并应用于分子结构研究的一种分析方法。是定性和定量分析物质结构的一种强有力的分析技术。

系统主要组成：

LIBS元素分析部分：

激光能量：200mJ@1064nm，能量输出0-100%可调；（266nm可选）

重现率：20Hz，脉宽<6ns，DI水冷却系统

具有光斑质量控制系统，光斑大小：50-300μm连续可调

检测器：谱宽：190-1040nm，光谱精度±0.05nm

工作台：全自动XYZ行程，XY行程100mm×100mm，Z行程50mm

样品室可通入氦气或氩气

Raman分子测量部分：

激光器：可根据实验需求选择激光器；532nm激光器技术成熟，应用领域较广泛，测量一些样品时会受到荧光的影响；785nm激光频率低、拉曼散射信号弱，但是可以有效的避免荧光的干扰，常与表面增强技术（SERS）联用。

532nm，功率>100mW，拉曼频移范围：150-4400cm-1，分辨率优于8cm-1

785nm，功率>350mW，拉曼频移范围：150-2000cm-1，分辨率优于5cm-1

检测器：背光式CCD，有效像元数2048x122像元

像元尺寸：12μm x 12μm

积分时间：5ms-30s

操作软件：

中文界面，包含NIST、ElementLIBS元素识别数据库以及常见拉曼分子数据库。可以轻松检测和识别元素周期表上的元素并进行信息标记。软件还同时具备如下功能：软件可针对所有硬件部件（拉曼和LIBS的激光器、光谱仪，三维工作台，气路等）进行指令操作，界面友好，操作直观，使用简单；内置多种打样方式选择，包括单点，多点，直线，矩阵点等；具有自动聚焦控制，可快速且方便的识别样品；可对系统内置的双镜头（全景视野和放大视野）进行控制；内置PLS，PCR等多种定标计算模型，可快速计算元素含量；内置PCA，HCA等多种分类模型，可进行元素分类分析及溯源；可进行元素的分布（mapping）分析；对气路进行精准控制；内置国内常见土壤和植物标准曲线库，方便用户参考和调用。

系统的主要应用：

1，土壤中元素和有机质分子测量的应用

土壤的微量元素和有机质是土壤固相部分的重要组成成分，是植物营养的主要来源之一，能促进植物的生长发育，改善土壤的物理性质，促进微生物和土壤生物的活动。在测定土壤养分中，快速测定土壤氮、磷、钾、碳以及多种微量元素意义重大。氨基酸是土壤有机质的重要组成部分，一般占土壤有机氮含量的20％～50％，在土壤碳、氮循环过程及作物养分供给中具有重要地位。除甘氨酸外，土壤氨基酸均以异构体存在，具有各自独特的生态化学和生物化学意义。因此同步测定土壤的元素和有机质分子可以很好、很全面的表达土壤的特性，具有重要意义。

土壤的微量元素的LIBS光谱不同硝酸盐含量的土壤拉曼光谱

2，植物科学研究中的应用

植物对于我们来说至关重要，我们呼吸的98%的氧气和食用的80%的食物均来自于植物。它们对我们的环境和经济有着重大影响。拉曼光谱可以提供高度准确的化学信息，能够进行无损分析。LIBS光谱可以测量植物体内的元素信息，元素分布等。树木对于人类至关重要。它们制造氧气供我们呼吸，为野生动物提供生存空间。它们还可以用于造纸、生产家具和建造房屋，对我们的经济生活也非常重要。我们可以利用拉曼光谱的高特异性，研究木材细胞壁的结构、组织以及木质素。同时利用LIBS系统进行树木枝条的元素分布分析。

不同树木木质素分布的拉曼光谱成像树木枝条截面元素分布分析热图

3，在中药材研究中的应用

各种中药材的拉曼光谱反映了它们所含化学成分不同而产生的拉曼光谱的差异。拉曼光谱具有峰形窄、灵敏度高、选择性好等优点。可以用于中药材稳定性的预测和中药材质量的监测，不需要破坏样品，可对中草药样品进行无损鉴别。同时我们也可以通过各个不同中药材样品之间的元素组分差异，利用PCA主成分或HCA聚类分类模型进行中药材的分类、鉴定以及溯源。

利用拉曼光谱针对中药材三七的真伪识别利用PCA模型以及元素组分不同进行中药材产地的溯源

4，元素、分子的识别以及元素含量分析

系统可以轻松实现元素、分子的识别并标记，内置专业ElementLIBS元素识别数据库、常见拉曼分子数据库，方便元素、分子的快速查找。

元素的识别水稻土有机物的拉曼光谱 PLS多变量定量模型

系统内置PLS，PCR等多种多变量定量计算模型，可以很好的针对土壤、植物或其他多种样品中的各种金属和非金属元素进行定量计算。此模型可以最大程度上减少基质中的影响因素，提高分析计算的准确性，特别适用于生态样品。

5，元素分布分析

元素的分布及含量多少对植物的生长具有重要意义。由于一些元素的缺乏，植物生长会受阻，会产生病症，不能完成其生活史。所以元素对于植物的生长有着至关重要的作用。同时，植物也会受到周围环境和土壤里元素变化的影响。系统可以很好的原位测量植物、作物或其他样品的元素分布，并绘制元素分布热图，也可以进行滞尘研究、植物病害及元素迁移研究等。