背景：我國煤炭的儲量占*三，人均儲量卻僅僅接近世界中等水平。但是我國煤炭的消耗量處于世界前列。煤的元素分析是評價煤炭質量的重要指標，對合理利用煤炭資源具有指導意義，傳統的煤炭分析方法耗時很長，更不能得到實時的結果反饋，因此在煤炭出廠和煤炭燃燒時都不能進行快速的檢測。激光誘導擊穿光譜技術作為一種快速成分分析手段，可以實現燃煤生產和使用的在線實時監測。

本例中，一束高強度的脈沖激光聚焦在樣品表面產生等離子體，通過對樣品激發出的等離子體光譜的采集和分析，即可實現煤粉中多重元素的同時探測和分析。

使用設備：

Nd：YAG激光器（1064nm，200mJ），焦距50mm，檢測器使用四通道MX2500+，3個HR2000+，組合1個Maya2000 Pro，波段范圍為170-655nm+880-1034nm。

什么是激光誘導激光光譜系統？

激光誘導擊穿光譜(LIBS)是一種原子發射光譜儀。可以對固相、液相和氣相基體中幾乎所有元素進行定性和定量的分析。不同于傳統的檢測方法如ICP-OES或者XRF，LIBS在檢測過程中無需進行復雜的樣品制備。為了達到這個目的，LIBS采用高能量聚焦脈沖激光光束將樣品激發至等離子態，對產生的對應元素發射譜進行分析。元素發射譜的波長與元素的種類直接相關，而元素譜線的強度則和元素的含量相關。

激光誘導擊穿光譜技術特點

激光誘導擊穿光譜技術系統在進行元素分析的時候，需要樣品量極少，對樣品的破壞性小；具有自清潔能力，幾乎不需要樣品制備；可以實現快速實時在線分析；具有遙測能力，可實現有毒、強輻射等惡劣環境中的遠距離、非接觸性測量；具有ppm量級探測靈敏度，可對痕量元素進行探測。

激光誘導擊穿光譜產品構成：

多通道光譜儀MX2500+，憑借其高效的外部同步時鐘，*的協同了所有通道實現精確的延遲采集，準確的在原子激發輻射突出時采集到完整的原子譜線信號。同時，MX2500+可以應客戶的需求在180-1037nm的范圍內自由的配置光譜儀的通道數量和覆蓋范圍，系統自帶的高效時鐘可以*的同步所有通道，并同時實現精確觸發兩臺外部設備。（如激光器或微波增強設備）

激光器：常使用Nd:YAG激光器，激光器的脈沖寬度一般為納秒量級，能夠在極短時間內在極小面積上集中大量能量，作為系統激勵源，將樣品表面微量物質剝離并激發出等離子體。

樣品倉：密閉穩定的倉式結構，一般會包含樣品平臺，激光聚焦和收光光路，氣體吹掃系統，成像系統，激光安全保護等配套裝置。

產品特點：

• 可搭配穩定高效的樣品倉系統
• 可升級光譜模塊
• 支持雙脈沖激光器
• 寬光譜高分辨力測量，180-1037nm范圍內多達16384個像元
• 高觸發信號精度（±10ns）

應用方向：

• 環境監測（土壤污染，工業生產）
• 材料分析（金屬，煤炭，塑料）
• 醫學和生物化學（骨骼，牙齒）
• 安全（爆炸，生化武器）
• 藝術品鑒定（顏料，陶瓷，寶石）

LIBS系統應用：

土壤&農作物污染檢測：

2012年8月，海洋光學HR2000光譜儀搭建的激光誘導擊穿光譜系統順利完成八個月的太空之旅抵達火星。美國國家航空和航天管理局(NASA)于2011年11月發射了裝載有海洋光學HR2000定制光譜儀的火星科學實驗車--“好奇”號火星探測車，抵達后將對火星表面土壤成分進行探測，使用的就是這種技術，隨著工業的發展，土壤污染也日益嚴重，從而會對植物，尤其是農作物造成很大影響。

海洋光學的客戶使用MX2500+光譜儀組合樣品倉，在實驗室內使用激光誘導擊穿光譜技術進行土壤和農作物中重金屬成分進行研究，結合對應重金屬元素的濃度標定，可以實現對應元素在土壤和農作物中的含量測量。由于激光誘導擊穿光譜技術無需樣品制備的特點，能夠實現快速測量，因此研究結果對未來的土地污染防治，農作物生產方面起到很大的指導意義。

古玩鑒定：

在經濟日漸繁榮的今天，古玩收藏已不再是文人雅士的，而逐漸成為人們經濟生活的一部分。北京古玩城是亞洲zui大的古玩交易中心，北京古玩城古玩珠寶檢測修復中心的專家zui近將海洋光學的MX2500+激光誘導等離子體光譜分析儀引進到古玩鑒定中，以實現更快、更準確地鑒定古玩真偽的目的。

系統用極其微小的一束激光打在鑒定樣品上，通過接收激發的等離子體實現對微量樣品的光譜分析。該檢測對樣品的損傷是分子級別的（相對于把樣品放到桌子上產生的損傷還小）；同時，MX2500+具有體積小巧、便于攜帶的優勢。一直以來，中國的古玩鑒定一直依賴“白發”專家，MX2500+系統將為古玩鑒定專家帶來更高的準確性，使這個古來的行業煥發青春活力。

多通道應用：

煤炭&金屬測量：

冶金行業屬于我國國民經濟的支柱型產業。傳統的合金組份測量和都是在合金生產完成以后，對成品取樣、處理、制樣的方式進行成分分析，速度較慢，一旦檢出結果不達標，會報廢整批樣品，帶來很大的損失，MX2500+多通道光譜儀，作為一種靈活配置的設備，在合金生產過程的在線分析和質量控制應用上能夠大顯身手。

海洋光學提供了用于激光誘導擊穿光譜的完整系統部件。沈陽自動化所采用海洋光學的MX2500+進行合金組份檢測研究，同時進行了MX2500+用于合金定量分析的算法模型優化，在優化的模型下，進行了合金元素的定性半定量分析和鋼水在線監測分析。

煤炭作為我國zui重要的能源，同樣也存在類似鋼鐵行業的問題，傳統的煤炭分析方法耗時長，無論在煤炭生產或是使用中無法實現實時的成分分析，尤其是對于其中部分成分（硫）含量的實時檢測無法實現，因而無法進行實時的質量控制。海洋光學的MX2500+組成的激光誘導擊穿光譜測量系統作為一種紫外波段特殊優化的快速成分分析設備，可以實現從煤炭生產到煤炭燃燒各個環節的實時監控。

等離子體發光測量：

MX2500+不僅僅可以組建激光誘導擊穿光譜系統，還可以用在各種各樣的原子光譜測量場合。例如電感耦合等離子體原子發射光譜法（ICP-OES）聯合使用，作為燃燒爐后端光譜采集設備。

寬波段、高分辨的多通道光譜儀MX2500+也是激光的測量的應用中的一把利器。

大氣壓輝光放電過程中會生成等離子體，采用多通道光譜儀MX2500+測量等離子體，對使用大氣壓輝光放電的工作實現了實時過程監測。

等離子刻蝕是半導體及微系統制造超大規模集成電路制造過程中的關鍵步驟，使用多通道光譜儀MX2500+實時監測等離子體光譜，即可在刻蝕過程中精確的定位蝕刻終點，提升刻蝕的工藝水平。

技術參數

樣品倉

 應用 二：

生物柴油火焰檢測

背景: 生物柴油（Biodiesel）使用植物油及動物脂肪與醇通過酯交換等工藝制備而成，原料來源包括油料作物，油料林木果實，地溝油等，因此又稱為再生性生物燃料，。生物柴油的燃燒產物幾乎不含硫化物，并能減少一氧化碳，碳氫化合物等污染物的排放量，而且具有較好的潤滑性能，而被認為是環保的生質燃料。生物柴油國家標準中對生物柴油的乙醇含量有嚴格規定，以往通常采用氣相色譜法測定乙醇含量，步驟繁復，激光擊穿光譜法LIBS的出現為乙醇含量測定提供了新的思路。本例通過LIBS測定燃料的燃燒火焰光譜得到了乙醇含量與圖譜信息的相關參數，極大地簡化了測定乙醇含量的過程。

實驗設備

雙頻脈沖Nd：YAG激光器（532nm，200mJ），焦距10cm，檢測器采用USB2000+，540-850nm，；生物柴油火焰使用商業化油燈（高度5cm，圓柱筒徑10cm）.

  圖1.LIBS火焰檢測示意圖.

 應用三 激光誘導光譜儀檢測抗糖尿病藥物中的有效成分

背景:

植物療法在傳統的東方被高度的看重，大量用于醫療保健。民間的植物學研究將許多早先不為科學界所知的藥材推廣開來，其中針對糖尿病的草本治療就是一例。在古老的印第醫典中記載了上百種治療糖尿病的中草藥，然而在現代醫學看來理解這些藥物中是在何種機制作用下達到了治療目的是非常重要的，而對于草本藥物中微量元素的探知是理解其治療機制的前提。本文采用LIBS激光轟擊光譜法分析微量元素，結合生物耐糖性實驗，驗證了草本植物Withania coagulans和Cajanus cajan中抗糖尿病成分有效性的作用。

 實驗過程

首先通過機械碾壓和萃取獲得W.coagulans和C.caja的提取物，以0.1g/ml的濃度配置成待測溶液，對小白鼠進行耐糖實驗，脈沖激光器Nd：YAG，焦距30cm，激光工作頻率1Hz，175mJ. 在樣品表面形成連續等離子體云，光纖45o接收等離子體的發射信息，并傳導至多通道LIBS2000（前三個通道分別為200-310nm，310-400nm，400-510nm，分辨率達到0.1nm，第四通道200-1100nm，分辨率為0.75nm）。