LIBS-Lab 實驗室元（yuán）素分析測試係（xì）統

技術介（jiè）紹：

激光誘導擊（jī）穿（chuān）光譜（LIBS）是一種通（tōng）過脈衝激光轟擊樣品獲得樣品轟擊麵（miàn）區域原子發（fā）射光譜的分析方法。其具有快速分析，同時（shí）能檢測多種元素等特點。經過幾十年，特別是近20年的研究發展（zhǎn），LIBS技術已經（jīng）從實驗室逐步向實際（jì）利用領域發展，如冶金，文物鑒定，考古等方麵。而該技術中除了相關的激光器，快速診斷探測器，光譜儀的使用也（yě）至關重要。

產品應用：

LIBS係統（tǒng）的主要構成有激光器，聚焦係統，樣品區域，時序控製係統，信號接（jiē）收裝（zhuāng）置，光譜儀和快速響應探測器（qì）（ICCD）等部分組成。如下圖所示（shì）：

圖（tú）1：LIBS係統主要構架

激光（guāng）器方麵一般使用納（nà）秒量級的脈衝激（jī）光器，激發波長以532nm或1064nm為主。當然越（yuè）是窄脈衝激光器對於樣品靶（bǎ）麵的燒蝕損傷越小，因此近年來科學家也（yě）開始使用飛秒激光作為激發源。

快速探（tàn）測器方麵，一般采用ICCD作為標準的LIBS探測（cè）器。但是ICCD也並非獨一無二的選擇。由於LIBS信號的產生是在激發光轟擊後的幾百納秒到（dào）幾微秒產生，且持續（xù）時間也有幾微秒到幾十微秒。因此科（kē）學家也可以通過時序控製器調節探測器同（tóng）激光器之間的（de）延時，用快速的線陣CCD也可以獲得較準時間精度的LIBS信號。

LIBS信號的分析受到很多因素的影響，激光器能量的穩定性，探測器的時間精度，時序（xù）控製的準確等。近年來，隨著LIBS光譜分（fèn）析（xī）從（cóng）定性往定量檢測（cè）發展，對於（yú）譜儀的要（yào）求也越來（lái）越高。市場上使用（yòng）中階梯光柵光譜儀比（bǐ）較廣泛，其特點是可以在一個比較寬的波段範圍裏檢測信號。但是為了獲得更高的光（guāng）譜（pǔ）分辨率，隨之而來檢測範圍也會縮（suō）小，同時設備成本也會增加。而傳統C-T（Czerny-Turner）結（jié）構的光譜儀有著使用方便（biàn），性價比高的特點，目前（qián）仍（réng）然在LIBS領域有著不可忽視的作用。

C-T結構（gòu）光譜儀可以根據（jù）需要更換（huàn）高刻畫（huà）線或是低刻畫線光柵（shān）來獲得高分辨或是（shì）更寬的光譜（pǔ）。相較於中階梯光譜儀，其也有著更高的（de）光通量，從而可以檢測更弱的信號。另外（wài）C-T結構光譜儀也較容（róng）易實現較高質量的光譜成像，這可以使得我們獲得較高的分辨率（lǜ）和較（jiào）完美譜線（xiàn）峰型，從而使定量（liàng）分析變得簡單方便。

北京（jīng）www.91光（guāng）多年來致（zhì）力於光譜儀的開發和研究，在小型化C-T結構光譜儀（Omni係列（liè））領域走出了一條很有特點的發展之路。

本公司相機推出200mm，320mm，500mm和750mm焦距的C-T光譜儀。750焦距光譜儀，采（cǎi）用1200刻線光柵，可以得到0.03nm的（de）分辨率，輕鬆（sōng）解決各種LIBS信號分辨采集。

圖2：科學（xué）家利用（yòng）Omni-500譜儀和ICCD采集（jí）到的黨參樣品的（de）成分元（yuán）素分析

在生物LIBS領域，科學家利用LIBS技術逐漸對植物（wù）的重金屬含量分析，中藥的成分分（fèn）析進行研究，也獲得了很多很有實踐意義的成果。上圖中我們可以看到（dào），信（xìn）號的信噪比很突出，並且峰型尖銳，很多離著很近的譜峰可以輕鬆分辨出來。

圖3：我們提供各種光譜儀組合

該類型（xíng）譜（pǔ）儀有著（zhe）各種輸入和（hé）輸（shū）出接口，入口方麵可以（yǐ）連（lián）接各種光纖，方便采集信號，出口探測器方麵可以接PMT，也可以連接市場上多種類（lèi）型的ISCMOS或是CCD。

本（běn）公司提（tí）供多種（zhǒng）納秒超快（kuài）探測器ISCMOS

國內首推科學（xué）級製冷型（xíng）超快IsCMOS 相機，采用高效超快像增強器（qì），采（cǎi）用**光（guāng）纖麵板耦合（hé）工（gōng）藝技術，配合>95% 量子效（xiào）率 科研製冷型sCMOS 相機， 實現低噪聲、高速、超快門（mén）控拍（pāi）照。

IsCMOS像增強型相機

● 科學（xué）級製冷型（xíng）IsCMOS

● 18/25mm 大口徑二代高效像（xiàng）增（zēng）強（qiáng）器

● 光譜響應範圍：S20 光陰極，200-850nm

● 光學快門（mén）： <3ns

● 延（yán）遲與門控精度：10ps

● 增強器陰極門控*高（gāo）同（tóng）步（bù）頻率 300KHZ;

● 內置時序（xù）控（kòng）製器（qì）DDG

● 耦合方式：1:1 光纖麵板耦合

● sCMOS 芯片： 高分辨2048*2048陣列

● 位深： 16bit

● 製冷溫度（dù）： 室溫（wēn）減35度

● *快幀速： 35fps.

● 專業化數據采集控製軟（ruǎn）件

獨特亮點

製冷（lěng）型IsCMOS	-10度芯片製冷溫度，有效減低芯片暗噪聲，安靜讀出
超快光學門寬（kuān）	<3ns 陰極光學門寬，實現**測量
內置（zhì）DDG	內（nèi）置精度<10ps  門控與（yǔ）延遲控製發射器，方便隨心控製
高效光纖錐（zhuī）耦合	1:1 高效光纖錐（zhuī）耦合增強器與相機，高通光（guāng）量
高分辨率讀出	400萬像素（sù）高分辨率圖像讀（dú）出，不（bú）忽略細節
16bit, 95% QE	高動（dòng）態範圍，高量（liàng）子效率（lǜ），不（bú）留（liú）缺憾
IOC 模式	>300kHZ陰極快門（mén）同步頻率（lǜ），IOC  芯片累積模（mó）式下提升（shēng）信噪比
專業化軟件	采集控製，數據處理專業化界麵，簡單 快捷

常見型號列（liè）表（biǎo）：

	SIC-25U-UV-4M-F	25mm 增強器，UV-VIS 200-900nm, 2048*2048, 光（guāng）纖麵板耦合
IsCMOS	SIC-18U-UV-4M-F	18mm 增強器，UV-VIS 200-900nm, 2048*2048, 光纖麵板耦合
	SIC-18U-VIS-4M-F	18mm 增強器，VIS 380-850nm, 2048*2048, 光纖麵板耦合
	SIC-18F-VN-4M-F	18mm 增強器，VIS -NIR 400-1100nm, 2048*2048,光纖麵板耦合
ICCD	SIC-18U-UV-6M-L	18mm 增強器，UV-VIS 200-850nm, 2750*2200, 高分辨率鏡頭耦合
	SIC-18F-VN-6M-L	18mm 增強器，VIS-NIR 400-1100nm, 2750*2200, 高分辨率鏡頭耦（ǒu）合

 

技術參數

 

sCMOS相機
像（xiàng）素陣列	2048*2048
陣麵尺寸	13.3*13.3mm
像素（sù）大小	6.5um*6.5um
傳感器類型	背照式sCMOS
量子效率	>95% @600nm
讀出噪聲	CMS: 1.1e-(Median) / 1.2e-(RMS)
暗電流	0.15e- / pixel / s@-15℃
曝光（guāng）時間	1ms-10s
位深	16bit
數字接口	UBS3.0
像增強器MCP
光陰極	S20B	S25R
光譜範圍	200-850nm	380-1100nm
峰值量子效率	20% @440nm	22%@720nm
等效噪聲（EBI）	< 2 x 10-7 lux @ 20 °C ± 2 °C	< 5 x 10-7  Lux
光子增益	1*104 photon/photon	1.4*104
有效口徑尺寸（cùn）	18mm & 25mm	18mm
熒（yíng）光屏	P20 /P43	P43
輸（shū）出窗口	1:1光（guāng）纖麵板
光學門控寬度	Fast： <3ns;  Slow option > =50ns	Fast < 5ns
內部DDG 控製
延遲和門（mén）寬調節範圍	0-10s
延遲（chí）和門寬調節精度	10ps
同步接口（kǒu）	外觸發輸入，觸（chù）發輸出，直接觸發（Direct gate）
觸發信號（hào）	觸發閾值 1-5V， 阻抗50歐姆，抖（dǒu）動<100ps
觸發固有延遲	<120ns@ 外觸發，<40ns  @ Direct gate 直接觸發

sCMOS 量子效率曲線

增強器光陰極量子效率曲線

 

 

引用文獻：

1. WangJinmei, YanHaiying, ZhengPeichao, TanGuining,1111002,44(2017)

2. YongqiangWang, Maogen Sua, Duixiong Sun, ChaoWu, Xiaomin Zhang,Quanfang Lu, Chenzhong Dong,Microchemical Journal,318,137(2018)

3. Yuanhang Wang,Yang Bu,Yachao Cai and Xiangzhao Wang,Journal of Analytical Atomic Spectrometry,1023,37(2022)