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LIBS/ LA-ICP-MS|Applied Spectra|雷射剝蝕誘導電漿光譜/質譜分析儀

滿足固體進樣,一次擁有從 ppb 至 % 的濃度級別之樣品中主要成分,微量元素,同位素含量組成分析及元素空間解析的強大串聯系統

雷射剝蝕誘導電漿光譜/質譜分析儀 (LIBS/LA-ICP-MS Tandem System)

利用雷射剝蝕(LA)技術,結合放射光譜分析儀,即為雷射誘導電漿元素光譜分析儀 (LIBS)。利用雷射產生的雷射電漿剝蝕樣品,無需樣品前處理,即可固體上樣,得到樣品在深度和空間上的元素資訊。
LIBS 可串聯市面上任何廠牌之耦合感應電漿質譜儀 (ICP-MS),結合光譜質譜的優勢,得到從 ppt 的微量元素,同位素至 % 的主要元素濃度的資訊。

 

雷射剝蝕誘導電漿光譜/質譜分析儀 LIBS/LA-ICP-MS Tandem 系統

  • 無需樣品前處理,直接固體進樣
  • 同時進行「全週期表」元素分析,包括:
    LIBS:進行主要元素的分析
                  輕元素及有機元素(
    C,H,N,O,Be,Li,Mg,Al,Si 等),鹵素(F,Cl,B,I 等),過渡金屬元素
    ICP-MS:進行微量元素及同位素的分析
  • 元素在樣品 2D/3D 空間分佈解析
  • 元素在樣品深度的資訊與分佈
  • 數秒獲取數據圖譜

結合了 LA (Laser Ablation,雷射剝蝕) 作為前端樣品分析取樣,LIBS (Laser-Induced Breakdown Spectroscopy,雷射剝蝕誘導電漿元素光譜分析儀) 分析有機元素及輕元素的能力,還有 ICP-MS (Inductively Coupled Plasma Spectroscopy,耦合感應電漿質譜儀) 對微量元素低偵測極限及同位素測定能力,同時進行不同層次的主要元素,微量元素及同位素分析及 2D/3D 空間解析。

突破元素分析的限制(可分析輕元素及有機元素),從 ppt 的微量雜質至 % 的主要元素濃度偵測範圍,一網打盡所有元素資訊。

 

雷射剝蝕誘導電漿光譜質譜分析儀 LIBS/LA-ICP-MS Tandem 原理

  • 高功率雷射光束聚焦到樣品表面,將部分樣品剝蝕出來,即為“雷射剝蝕 (LA,Laser Ablation)”的過程。被剝蝕出來的樣品繼續反應形成含有激發態原子,離子及電子的高能量電漿。
  • 光譜(LIBS):雷射脈衝結束後,電漿隨即開始冷卻,原先處於激發態的電子降回基態,使得電漿放出光,形成分離的光譜峰值
                         
    週期表上每一種元素都有其對應的特徵放射光譜,放射光經分光器收集至 LIBS 偵測器進行光譜分析,再藉由換算光譜峰值的強度,即可得知樣品元素組成及其濃度值。
  • 質譜(LA-ICPMS): 除了激發態原子,離子及電子外,高能量電漿中也含有被雷射剝蝕的樣品顆粒或碎片 (cluster或particle).
                                   
    顆粒或碎片經載流氣體送入 ICP-MS (Inductively Coupled Plasma Spectroscopy,耦合感應電漿質譜儀)中進行微量元素及同位素分析。

           

 


 

        常見元素分析儀器如 AAS (Atomic Absorption Spectroscopy,原子吸收光譜儀),ICP-OES (Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectroscopy,感應耦合電漿原子放射光譜儀),ICP-MS 等。ICP-MS 因有著高靈敏度的微量元素和同位素分析,低偵測極限的優勢而常駐於各個領域中。然而其仍有基質和譜線干擾的疑慮,且有樣品型態,前處理及樣品背景基質的要求

         LIBS 分析元素範圍及濃度偵測範圍已能夠滿足一般檢測領域中如環境,農業,食品等對樣品中元素分析的要求,並有著無需樣品前處理元素空間解析的優勢。樣品中深度及 2D/3D 空間維度中的元素分佈分析,比起總量分析更有參考及追溯性

         LA-ICP-MS 能夠對難分解的樣品直接剝蝕取樣,同時滿足樣品深度及空間中元素解析的需求,已知廣泛應用在地質,地球科學,海洋地質等同位素研究上,進一步探討地球氣候變遷,地質板塊變動等變化趨勢;而在環境,農業,生物領域中,則多應用於組織結構中元素的分佈分析,探討生物性或是環境中主要元素,微量元素,毒物等在階段中的變化趨勢,尋找其反應模式或路徑

        LIBS/LA-ICP-MS 串聯系統以雷射作為激發源,結合了光譜及質譜分析特色,打造出寬廣偵測濃度範圍 (ppt - %) 之元素分析串聯系統,主要元素,微量元素及同位素的同時分析,即時的圖譜數據及 2D/3D 圖像呈現,是為強大且值得擁有的元素分析儀器。

 



雷射剝蝕
LA
  • 無需樣品前處理,直接剝蝕取樣激發
  • 提供高解析度及樣品深度和空間分析
  • 可分析極少量樣品
  • 適用於製程性質相對危險的領域中 (如刑偵,鋰電池,晶元材料等) 的組成分及雜質的辨別


雷射剝蝕誘導電漿元素光譜儀
LIBS
  • 基質/主要成分分析
    輕元素及有機元素(C,H,N,O,Be,Li,Mg,Al,Si 等),
    鹵素(F,Cl,B,I 等),過渡金屬元素等
  • 克服 ICP-MS 元素分析的限制
  • ppm - %

雷射剝蝕-感應耦合電漿質譜儀
LA-ICP-MS
  • 微量元素成分分析
  • 同位素成分分析
  • ppt - ppm

雷射剝蝕誘導電漿光譜/質譜分析儀
LIBS/LA-ICP-MS Tandem
  • 綜合 LA、LIBS 及 LA-ICP-MS 的所有優點
  • 同時進行主要元素成分及微量元素成分分析
  • LIBS 及 LA-ICP-MS 數據相互輔助,得出樣品完整元素資訊


雷射剝蝕誘導電漿光譜/質譜分析儀 LIBS/LA-ICP-MS Tandem 可隨時切換使用模式,能夠靈活應用在各種需求:

  • LIBS (雷射剝蝕誘導電漿元素光譜分析儀)
  • LIBS/LA-ICP-MS Tandem (雷射剝蝕誘導電漿光譜/質譜分析儀)
  • LA-ICP-MS (雷射剝蝕-耦合感應電漿質譜分析儀)

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儀器特色

 

雷射

  • 雷射光源自動調焦系統,讓剝蝕取樣過程不受樣品表面高低影響
  • 213-1064 nm 範圍的客製化雷射光源
  • 奈秒(ns)、飛秒(fs)脈衝雷射選擇
  • 多種雷射光點大小及取樣樣式,亦能客製化取樣路徑

分析範圍

  • 可分析週期表上所有元素:
  • LIBS (主要元素)- 輕元素:Li, Be, B, C, Na, Mg 等
                             - 有機元素:C, O, H, F, N 等
  • LA-ICP-MS(微量元素/過渡元素金屬/同位素)

樣品

  • 無樣品型態限制,無需樣品前處理
  • 可分析微量樣品(mg),不影響分析品質
  • 可分析表面凹凸不平的樣品
  • 樣品能夠最大程度保留其完整性
  • 抽屜式樣品槽,可在一般環境下直接分析
  • 因應特殊應用亦可串接氣體流(如 Ar,He)

分析速度

  • 於奈秒(ns)時間內產生電漿後,
    -放光,收集數微秒的不連續光譜完成分析 (LIBS)
    -載流氣體傳送微粒,至質譜儀完成分析 (ICP-MS)

空間解析

  • 樣品進行 2D/3D 空間分佈 mapping(適用於薄膜分析、空間分析)

               

  • 樣品深度的元素分析
  • 內建光譜資料庫

LIBS/LA Tandem 系統

  • 與市面上所有廠牌之 ICP-MS 相容
  • 隨時切換使用 LIBS,LA-ICP-MS 或 LIBS/LA-ICP-MS 串聯系統
  • 一次獲得從 ppt 至 % 的濃度級別之樣品中主要成分,微量元素,同位素含量組成分析及空間解析

 

 

ASI 科學小教室-原理設備詳細介紹

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