J200 激光質譜聯用元素分析儀在土壤元素分析中的應用
J200 激光質譜聯用元素分析儀在土壤元素分析中的應用
—來自美國勞倫斯伯克利國家實驗室的綠色化學分析技術
技術背景
當激光作用于樣品時，在極短時間內誘導產生含有樣品物質的等離子體，等離子體產生的過程中，發射出帶有樣品元素信息的發射光譜，通過檢測這些發射光譜，得到樣品元素含量信息。這種技術被稱為激光誘導擊穿光譜技術（LIBS,Laser Induced Breakdown Spectroscopy ），俗稱激光光譜元素分析技術,檢測限可達ppm級；隨著等離子的冷卻,凝結的樣品顆粒可輸送到ICP-MS，可測量樣品中的微量、痕量元素或同位素，檢測限可達ppb級。 測量的元素可覆蓋元素周期表中的大部分元素，高達100多種。J200激光質譜聯用元素分析儀是美國ASI公司融匯美國勞倫斯伯克利國家實驗室（Lawrence Berkeley National Laboratory）30多年激光化學分析基礎理論研究成果推出的全球頂級產品。ASI 公司由美國勞倫斯伯克利國家實驗室資深科學家 Dr. Rick Russo及其團隊成立。Russo博士研究領域包括：激光加熱和激光剝蝕過程的機理研究；飛秒激光進樣系統；利用激光剝蝕技術提高LIBS（激光誘導擊穿光譜）及ICP-MS 的化學分析精度；激光超聲的無損檢測和評估等。Russo 博士共發表學術論文300 多篇，專利22 項。ASI公司在激光應用領域具有世界領先的技術及經驗。
系統介紹
J200激光質譜聯用元素分析儀創造了激光等離子光譜化學分析技術的新時代，首次將LIBS技術和ICP-MS結合，將檢測限提高到ppb級，因原位檢測，可得到樣品元素的分布圖（elements mapping)。目前已廣泛用于國際高端和國家級實驗室，如美國勞倫斯伯克利國家實驗室、美國大克拉曼多犯罪實驗室 、巴西圣保羅大學、 美國西北太平洋國家實驗室等眾多知名機構。
J200 激光痕量元素分布分析儀
J200激光質譜聯用元素分析儀基于激光誘導擊穿光譜技術，實現了從氫元素到钚元素幾乎全元素的測量，包括H、N、O等輕元素以及鹵族等其他傳統方法（包括ICP-MS）不能測量的元素。此外，J200激光質譜聯用元素分析儀的激光剝蝕功能還可以實現固體直接進樣，將剝蝕出的納米級固體樣品微粒送入ICP-MS進行更精確的分析，有效避免酸溶、消解等復雜樣品前處理帶來的二次污染和可能的誤差引入，同時大大提升了元素檢測限，實現了ppb以下到100%的寬范圍測量。
應用案例
1、 土壤樣品常量和微量元素分析將不同來源的9個土壤標準樣品進行壓片前處理，使用ASI公司的J200激光質譜聯用元素分析儀進行檢測分析。采用ASI公司專業的分析軟件包對光譜圖中的峰值進行了識別和標注。本案例關注的重點是土壤中的常量元素（P、Ca、Mg、K）和微量元素（C、B、Cu、Fe、Mn、Mo、Zn）。
每個土壤標準樣品上的激光燒蝕采樣點均為5×5的網格（即25個采樣點）。采用分析軟件包中自帶的主成分分析功能（PCA）進行分析，并對分析結果的精確度和樣品類型判別能力進行了評價。圖1為9個土壤標準樣品的PCA三維分析結果圖。9個被分析的標準樣品中，25、27、28號樣品各自的25個采樣點的分析結果在PCA三維圖中的位置相對于其它樣品顯示更為緊湊，這表示這三個樣品的分析結果更為精確（即25個采樣點的分析結果差異性更小）。9個標準樣品的分析結果在PCA三維圖上顯示出良好的分離狀態，這表示分析結果能良好的判斷出這9個樣品為不同類型（來源）土壤樣品。采用ASI的數據分析軟件包建立了C元素的多變量標準曲線。圖2為采用土壤標準樣品建立的C元素的多變量標準曲線。
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圖1 9個土壤標準樣品數據的主成分分析
（PCA）三維圖 |
圖2 C元素的多變量標準曲線 |
采用建立的標準曲線檢測另一個土壤標準物樣品（被檢測標準樣品沒有用于建立標準曲線），以此來評價分析的準確度和精度。表1為被檢測的21號標準土壤樣品的準確度和精度。
表1. 多變量標準曲線檢測的21號標準土壤樣品的準確度和精度
部分參考文獻 歡迎來電索取2012年以前的文獻目錄
• Chirinos, J. R., Oropeza, D. D., Gonzalez, J., Hou, H., Morey, M., Zorba, V., & Russo, R. E. (2014). Simultaneous 3-Dimensional Elemental Imaging with LIBS and LA-ICP-MS. Journal of Analytical Atomic Spectrometry. doi:10.1039/c4ja00066h
• Choi, S. H., Kim, J. S., Lee, J. Y., Jeon, J. S., Kim, J. W., Russo, R. E., et al. (2014). Analysis of arsenic in rice grains using ICP-MS and fs LA-ICP-MS. Journal of Analytical Atomic Spectrometry, 29(7), 1233–1237. doi:10.1039/C4JA00069B
• Quarles, C. D., Gonzalez, J. J., East, L. J., Yoo, J. H., Morey, M., & Russo, R. E. (2014a). Fluorine analysis using Laser Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS). Journal of Analytical Atomic Spectrometry, 29(7), 1238–1242. doi:10.1039/C4JA00061G
• Quarles, C. D., Gonzalez, J., East, L. J., Yoo, J. H., Morey, M., & Russo, R. E. (2014b). Fluorine analysis using Laser Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS). Journal of Analytical Atomic Spectrometry. doi:10.1039/c4ja00061g
• Dong, M., Mao, X. L., Gonzalez, J., Lu, J., & Russo, R. E. (2013). Carbon Isotope Separation and Molecular Formation in Laser-Induced Plasmas by Laser Ablation Molecular Isotopic Spectrometry. Atomic Spectroscopy. doi:10.1021/ac303524d
• Harmon, R. S., Russo, R. E., & Hark, R. R. (2013). GEOLIBS–A Review of the Application of Laser-Induced Breakdown Spectroscopy for Geochemical and Environmental Analysis. Spectrochimica Acta Part B: Atomic Spectroscopy. doi:10.1016/j.sab.2013.05.017
• Piscitelli, V., Gonzalez, J., Mao, X. L., Fernandez, A., & Russo, R. E. (2013). Micro-Crater Laser Induced Breakdown Spectroscopy-an Analytical approach in metals samples.
• Russo, R. E., Mao, X. L., Gonzalez, J., Zorba, V., & Yoo, J. H. (2013b). Laser Ablation in Analytical Chemistry. Atomic Spectroscopy.
• Zorba, V., X. Mao and R.E. Russo. Ultrafast Laser Induced Breakdown Spectroscopy for high spatial resolution chemical analysis, Spectrochimica Acta B-Atomic Spectroscopy, Vol 66, Issue 2, pp. 189-192 (2011).
• Dong, Meirong, Xianglei Mao, Jhanis Gonzalez, Jidong Lu, and Richard E Russo. 2012. “Time-Resolved LIBS of Atomic and Molecular Carbon From Coal in Air, Argon and Helium.” Journal of Analytical Atomic Spectrometry.
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