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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為是固體材料成分分析最通用的方法之一。自 1985 年 A. Gray 進行首次可行性研究以來，在儀器進步和智能調(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）是一種強大的分析技術(shù)，可直接對固體樣品進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。

有限遠與無限遠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