EcoChem 激光年轮元素测量系统

EcoChem 激光年轮元素测量系统

树木年轮一直是树木年代学的主要研究对象。利用年轮宽度来重建过去上百甚至几千年的降雨和温度变化，利用年轮密度分析和年轮中元素浓度的变化来推测过去环境变化，已成为全球变化研究的重要手段之一。我国从八十年代也开始了利用树木年轮进行环境污染状况研究的工作。近年来，年轮元素的研究逐渐兴起，我司推出的激光诱导击穿光谱-EcoChem 激光年轮元素测量系统作为新的研究方法为分析环境因子对树木生长的影响提供了新的手段，为树轮气候学的发展开辟了新的领域。

EcoChem 激光年轮元素测量系统，采用激光诱导击穿光谱（LIBS）技术，其固体激光器产生激光作用于样品表面。当激光能量大于样品击穿门槛能量时，在样品表面形成等离子体。这些等离子体中受激光能量激发到达高能态的样品物质在迅速回迁至低能态的过程中，发射出带有样品元素种类、含量信息的发射光谱，这些发射光谱信号被智能信号收集系统收集并传输至光谱仪中进行分光，再由光谱信号检测器进行检测，得到元素信息。该系统目前已应用于土壤植物样品的检测，重金属污染检测，中药材元素测量与鉴定，种质资源检测与鉴定，宝石分析鉴定，矿物分析等诸多领域。

通过EcoChem 激光年轮元素测量系统分析测定树木年轮中Ca、K、Al、Si、Cr、Mn、Fe、Cu、Zn、As、Hg、Pb等多种元素的成分。结合树木年轮宽度、密度测定等信息，可以建立树木年轮表，探求不同树种生长与气候因子的关系，推测过去环境变化尤其是环境污染状况。根据区域内的气象资料和同时期的树木年轮信息，建立树木年轮数据与气象数据的相关关系，并据此重建典型气候带的气候变化谱，进一步揭示气候变化对森林生态系统的影响。

树木年轮元素光谱信息

树木年轮重金属元素，例如Cd、Cr、Cu、Fe、Mn、Ni、Pb、Ti、Zn含量的变化也会反映土壤及周边环境受到污染的影响情况。研究表明城市交通干道行道树木的金属元素含量偏高，校园内行道树木的金属元素含量偏低。这说明交通主干道的重金属元素污染程度和污染的上升速度明显高于非交通干道区域，这一特点与市内机动车拥有量快速增长相一致，机动车暴发式增长是造成市区主干道重金属元素污染的主要原因之一。

通过对树木元素的测定可以追溯和再现区域生态环境的历史变迁。Ca，K，Mg等多种元素的分布以及元素之间的相互关系也是年轮判断有效性和准确性的影响因子。还有元素的迁移也有着固定的特征，这为我国今后开展该领域的研究提供了重要的科学依据。

    以Ca，K元素为例进行测量。激光能量60%，频率10Hz，激光预热时间10秒，载气流速0.5L/Min，光斑大小100μm。

松木Ca元素测量与年轮图像结果匹配

   针对树木不同位置做Ca及K元素的元素分布。结果如下图。结果与年轮图像匹配，年轮元素含量高低分布明显。

 Ca元素的分布           K元素的分布

系统主要技术指标：

激光系统：

激光能量：200mJ@1064nm，能量输出0-100%可调；（25mJ@266nm激光可选）

光斑质量控制系统

重现率：20Hz，脉宽<8ns，DI水冷却系统

光斑大小：50-300μm连续可调

激光光闸：自动双光闸，稳定控制激光能量和LIBS信号

激光安全：I级，有激光锁定保护装置

检测器：谱宽可覆盖全部元素测量范围，可以测量C，P，Mg，Si，Fe，Ca，Na，K，N，H，O等元素周期表中全部元素信息；分辨率0.10nm @400 nm；积分时间9 µs-59s。

具有自动高度调整的功能

工作台：

全自动操作台，X-Y轴行程 150mm x 150mm, 分辨率1μm；Z 轴：行程50mm, 分辨率0.5μm

样品室：有效工作面积10cm x 10cm，可定制，可充入氩气或氦气等惰性缓冲气体。

操作软件：

中文软件界面，包含NIST和ElementLIBS元素识别数据库。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（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等多种计算模型，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txt, dat等多种数据格式的转换；内置国内多种常见土壤和植物标准曲线库，方便用户参考和调用。

数据处理中心：

专用四核CPU ，16GB内存台式电脑及27’显示器

可选配件：

台式压片机，氦气或氩气