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激光燒蝕電感耦合等離子體質(zhì)譜技術(shù)

激光燒蝕電感耦合等離子體質(zhì)譜 （LA-ICP-MS）因其靈敏度和概念簡單性而被認(rèn)為是固體材料成分分析最通用的方法之一。自 1985 年 A. Gray 進(jìn)行首次可行性研究以來，在儀器進(jìn)步和智能調(diào)諧和校準(zhǔn)策略概念的推動下，LA-ICP-MS 在靈敏度、精密度和準(zhǔn)確度方面的能力不斷提高 。因此，LA-ICP-MS 已成為一種廣泛的方法，能夠?qū)Ω鞣N材料進(jìn)行元素和同位素選擇性分析，廣泛用于地質(zhì)學(xué)、天文學(xué)、環(huán)境科學(xué)、材料科學(xué)等領(lǐng)域。

LA-ICP-MS能夠?qū)Φ刭|(zhì)樣品進(jìn)行微觀分析

LA-ICP-MS（激光燒蝕電感耦合等離子體質(zhì)譜）是一種強(qiáng)大的分析技術(shù)，可直接對固體樣品進(jìn)行高靈敏度的元素和同位素分析。

LA-ICP-MS 首先將激光束聚焦在樣品表面以產(chǎn)生細(xì)顆粒，這一過程稱為激光燒蝕。激光燒蝕被用作元素和同位素分析的采樣方法，并取代了在酸溶液中消解固體樣品通常所需的傳統(tǒng)費力程序。激光燒蝕取樣用于化學(xué)分析的優(yōu)點包括無需樣品制備、無浪費、樣品要求最低、無真空要求、樣品分析周轉(zhuǎn)時間短、空間（深度和橫向）分辨率以及化學(xué)映射。然后將燒蝕的顆粒輸送到ICP-MS儀器的二級激發(fā)源，以消化和電離采樣質(zhì)量。隨后將等離子體炬中的激發(fā)離子引入質(zhì)譜儀檢測器進(jìn)行元素和同位素分析。

LA-ICP-MS 系統(tǒng)的典型構(gòu)造

LA-ICP-MS 系統(tǒng)組成

LA-ICP-MS 系統(tǒng)的基本布局由脈沖激光源、光束傳輸光學(xué)器件、在大氣壓下操作的密閉采樣池、傳輸管線和 ICP-MS 檢測器組成。根據(jù)所選的 LA 方案和要分析的材料，在燒蝕過程中會釋放出團(tuán)簇、顆粒和聚集體的異質(zhì)混合物，這有時會導(dǎo)致“不具代表性”的采樣，除非采用基質(zhì)匹配的校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)。為了抑制MS檢測前ICP內(nèi)部形成的分子干擾物的發(fā)生，并提供痕量元素定量所需的最佳離子產(chǎn)量，僅使用氬氣和氦氣等惰性氣體作為氣溶膠載體。

集成顯微鏡的LA-ICP-MS 系統(tǒng)

在這個應(yīng)用中，激光剝蝕通常使用光纖激光器或納秒 DPSS 激光器完成，深紫外光準(zhǔn)分子激光在該系統(tǒng)中尤為常見，通常采用193nm波長，特別適用于較薄、精密或熱敏的材料。而激光的聚焦與光斑觀察的實現(xiàn)通常利用集成于系統(tǒng)一身的光學(xué)顯微鏡來實現(xiàn)，通過光學(xué)物鏡將激光聚焦于被測樣品上，集成的顯微鏡物鏡（光束傳輸光學(xué)器件）的選擇對于聚焦效果是十分重要的。

反射物鏡

常規(guī)顯微鏡物鏡采用的是折射式物鏡，當(dāng)光線通過顯微鏡時，物鏡的折射式設(shè)計能讓光學(xué)元件將光線折射或彎曲。每個光學(xué)元件的表面都鍍有增透膜，其作用是減少背部反射，并改善整體光通量。對于普通的光學(xué)鏡片，紫外光在折射鏡片中存在明顯的衰減，這對于激光燒蝕的應(yīng)用是存在明顯影響的。

有限遠(yuǎn)與無限遠(yuǎn)共軛的反射物鏡光路示意圖

友思特BOS反射物鏡，通過給鏡片的表面鍍金屬膜，使得光纖并不通過鏡片折射，而是在表面直接反射，從而讓光線傳輸或聚焦。通 常 稱 具 有 兩 片 共 球 心 反 射 球 面 組 成 的 物 鏡 結(jié) 構(gòu) 為 施 瓦 茲 物 鏡（Schwarzschild Objective，簡稱 SO）。施瓦茲物鏡結(jié)構(gòu)是最早應(yīng)用于顯微研究領(lǐng)域的反射物鏡，反射顯微技術(shù)的后續(xù)發(fā)展都是在施瓦茲物鏡結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上開展的。

友思特反射物鏡的優(yōu)勢

相對于折射物鏡，反射物鏡具有一些獨特的優(yōu)勢：

反射物鏡是無色差的，既沒有軸向色差也沒有橫向色差；

理論上，反射物鏡可以應(yīng)用于任意的波譜范圍，前提是該波段有對應(yīng)的反射膜，而折射系統(tǒng)卻受限于材料在不同譜段的透過率及折射率；

反射球面產(chǎn)生的像差要小于折射透鏡產(chǎn)生的像差；

反射成像系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，容易加工制作，易于擴(kuò)展到大口徑尺寸。

反射物鏡的金屬膜反射率

在反射物鏡中，常用的金屬薄膜包括金膜、銀膜、鋁膜以及DUV鋁膜，其對光譜范圍的反射率各不相同，根據(jù)使用的光譜范圍選擇即可。針對于紫外(<300nm)范圍的光，DUV鋁膜具有較高的反射率，適合使用紫外波段激光作為燒蝕激光的LA-ICP-MS 系統(tǒng)。

反射物鏡：激光燒蝕系統(tǒng)鏡頭的不二之選！

友思特BOS反射物鏡是Coherent Geolas激光燒蝕系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)鏡頭，標(biāo)準(zhǔn)顯微鏡接口，5003-1904型號可集于激光燒蝕系統(tǒng)中的顯微鏡上，助力實驗室科學(xué)研究。

友思特反射物鏡的型號一覽

更多型號可廣泛應(yīng)用于傳統(tǒng)的顯微鏡和光束傳輸系統(tǒng)。憑借獨特的無色差性質(zhì)，反射物鏡在需要雙波長操作的情況下表現(xiàn)得尤其出色，例如對準(zhǔn)可見光束以使用 IR 或 UV 光束激光器。

其他用途包括：FT-IR 顯微鏡、紫外計量與顯微鏡、半導(dǎo)體晶圓檢測、光學(xué)顯微鏡、光刻、薄膜測量、激光光束傳輸系統(tǒng)、激光鉆孔和蝕刻、產(chǎn)品打標(biāo)、激光泵浦、熱成像顯微鏡等。

審核編輯 黃宇