激光誘導(dǎo)擊穿光譜(LIBS)是一種原子發(fā)射光譜技術(shù)，用于元素的測量。拉曼散射技術(shù)(Raman)是一種非破壞性的分子光譜分析技術(shù)，可以對有機(jī)物及無機(jī)物進(jìn)行分析，是一種應(yīng)用于物質(zhì)分子結(jié)構(gòu)研究的分析方法。作為兩種新興的光譜分析技術(shù)具有超越傳統(tǒng)化學(xué)分析技術(shù)的獨(dú)特優(yōu)勢，同時又表現(xiàn)出了明顯的互補(bǔ)特性，兩種技術(shù)聯(lián)用的好處表現(xiàn)在其既能檢測物質(zhì)元素的成分信息又能獲取分子結(jié)構(gòu)信息，改善對復(fù)雜異質(zhì)性樣品的解析過程和準(zhǔn)確度，對全面探索物質(zhì)組成具有開創(chuàng)性的意義。

EcoChem Pro 激光元素分子分析系統(tǒng)有著獨(dú)特的優(yōu)勢。不需要對樣品進(jìn)行前處理，也沒有樣品的制備過程，干擾小，測定時間短，靈敏度高等。實現(xiàn)了LIBS和Raman的工作時序、自動定位和樣品聚焦以及完成對兩種信號的自動采集和自動分析處理，最后得到樣品的元素和分子結(jié)構(gòu)的全面信息?？梢钥焖贆z測土壤、植物、中藥材、刑偵材料、礦石、合金、珠寶等樣品中的各種元素、分子及化合物等。

系統(tǒng)原理：

激光誘導(dǎo)擊穿光譜LIBS技術(shù)：當(dāng)激光作用于樣品表面時，在極短時間內(nèi)誘導(dǎo)產(chǎn)生含有樣品物質(zhì)的等離子體，等離子體產(chǎn)生的過程中，發(fā)射出帶有樣品元素信息的發(fā)射光譜，通過檢測這些發(fā)射光譜，得到樣品的元素信息。這種技術(shù)被稱為激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)LIBS（Laser Induced Breakdown Spectroscopy），俗稱激光光譜元素分析技術(shù)，檢測限可達(dá)ppm級。測量的元素可覆蓋元素周期表中的大部分元素。

拉曼Raman技術(shù)：當(dāng)光線照射到分子并且和分子中的電子云及分子鍵結(jié)產(chǎn)生相互作用，就會發(fā)生拉曼效應(yīng)。拉曼光譜分析法是對與入射光頻率不同的散射光譜進(jìn)行分析以得到分子振動、轉(zhuǎn)動方面信息，并應(yīng)用于分子結(jié)構(gòu)研究的一種分析方法。是定性和定量分析物質(zhì)結(jié)構(gòu)的一種強(qiáng)有力的分析技術(shù)。

系統(tǒng)主要組成：

LIBS元素分析部分：

激光能量：200mJ@1064nm，能量輸出0-100%可調(diào)；（266nm可選）

重現(xiàn)率：20Hz，脈寬<6ns，DI水冷卻系統(tǒng)

具有光斑質(zhì)量控制系統(tǒng)，光斑大?。?0-300μm連續(xù)可調(diào)

檢測器：譜寬：190-1040nm，光譜精度±0.05nm

工作臺：全自動XYZ行程，XY行程100mm×100mm，Z行程50mm

樣品室可通入氦氣或氬氣

Raman分子測量部分：

激光器：可根據(jù)實驗需求選擇激光器；532nm激光器技術(shù)成熟，應(yīng)用領(lǐng)域較廣泛，測量一些樣品時會受到熒光的影響；785nm激光頻率低、拉曼散射信號弱，但是可以有效的避免熒光的干擾，常與表面增強(qiáng)技術(shù)（SERS）聯(lián)用。

532nm，功率>100mW，拉曼頻移范圍：150-4400cm-1，分辨率優(yōu)于8cm-1

      785nm，功率>350mW，拉曼頻移范圍：150-2000cm-1，分辨率優(yōu)于5cm-1

檢測器：背光式CCD，有效像元數(shù)2048x122像元

像元尺寸：12μm x 12μm

積分時間：5ms-30s

操作軟件：

中文界面，包含NIST、ElementLIBS元素識別數(shù)據(jù)庫以及常見拉曼分子數(shù)據(jù)庫?？梢暂p松檢測和識別元素周期表上的元素并進(jìn)行信息標(biāo)記。軟件還同時具備如下功能：軟件可針對所有硬件部件（拉曼和LIBS的激光器、光譜儀，三維工作臺，氣路等）進(jìn)行指令操作，界面友好，操作直觀，使用簡單；內(nèi)置多種打樣方式選擇，包括單點，多點，直線，矩陣點等；具有自動聚焦控制，可快速且方便的識別樣品；可對系統(tǒng)內(nèi)置的雙鏡頭（全景視野和放大視野）進(jìn)行控制；內(nèi)置PLS，PCR等多種定標(biāo)計算模型，可快速計算元素含量；內(nèi)置PCA，HCA等多種分類模型，可進(jìn)行元素分類分析及溯源；可進(jìn)行元素的分布（mapping）分析；對氣路進(jìn)行精準(zhǔn)控制；內(nèi)置國內(nèi)常見土壤和植物標(biāo)準(zhǔn)曲線庫，方便用戶參考和調(diào)用。

系統(tǒng)的主要應(yīng)用： 

1.土壤中元素和有機(jī)質(zhì)分子測量的應(yīng)用 

土壤的微量元素和有機(jī)質(zhì)是土壤固相部分的重要組成成分，是植物營養(yǎng)的主要來源之一，能促進(jìn)植物的生長發(fā)育，改善土壤的物理性質(zhì)，促進(jìn)微生物和土壤生物的活動。在測定土壤養(yǎng)分中，快速測定土壤氮、磷、鉀、碳以及多種微量元素意義重大。氨基酸是土壤有機(jī)質(zhì)的重要組成部分，一般占土壤有機(jī)氮含量的20％～50％，在土壤碳、氮循環(huán)過程及作物養(yǎng)分供給中具有重要地位。土壤氨基酸均以異構(gòu)體存在，具有各自獨(dú)特的生態(tài)化學(xué)和生物化學(xué)意義。因此同步測定土壤的元素和有機(jī)質(zhì)分子可以很好、很全面的表達(dá)土壤的特性，具有重要意義。

2.植物科學(xué)研究中的應(yīng)用

植物對于我們來說至關(guān)重要，我們呼吸的98%的氧氣和食用的80%的食物均來自于植物。它們對我們的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)有著重大影響。拉曼光譜可以提供高度準(zhǔn)確的化學(xué)信息，能夠進(jìn)行無損分析。LIBS光譜可以測量植物體內(nèi)的元素信息，元素分布等。樹木對于人類至關(guān)重要。它們制造氧氣供我們呼吸，為野生動物提供生存空間。它們還可以用于造紙、生產(chǎn)家具和建造房屋，對我們的經(jīng)濟(jì)生活也非常重要。我們可以利用拉曼光譜的高特異性，研究木材細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)、組織以及木質(zhì)素。同時利用LIBS系統(tǒng)進(jìn)行樹木枝條的元素分布分析。

3.在中藥材研究中的應(yīng)用

各種中藥材的拉曼光譜反映了它們所含化學(xué)成分不同而產(chǎn)生的拉曼光譜的差異。拉曼光譜具有峰形窄、靈敏度高、選擇性好等優(yōu)點。可以用于中藥材穩(wěn)定性的預(yù)測和中藥材質(zhì)量的監(jiān)測，不需要破壞樣品，可對中草藥樣品進(jìn)行無損鑒別。同時我們也可以通過各個不同中藥材樣品之間的元素組分差異，利用PCA主成分或HCA聚類分類模型進(jìn)行中藥材的分類、鑒定以及溯源。

4.元素、分子的識別以及元素含量分析

系統(tǒng)可以輕松實現(xiàn)元素、分子的識別并標(biāo)記，內(nèi)置專業(yè)ElementLIBS元素識別數(shù)據(jù)庫、常見拉曼分子數(shù)據(jù)庫，方便元素、分子的快速查找。

系統(tǒng)內(nèi)置PLS，PCR等多種多變量定量計算模型，可以很好的針對土壤、植物或其他多種樣品中的各種金屬和非金屬元素進(jìn)行定量計算。此模型可以很大程度上減少基質(zhì)中的影響因素，提高分析計算的準(zhǔn)確性，特別適用于生態(tài)樣品。         

5.元素分布分析

元素的分布及含量多少對植物的生長具有重要意義。由于一些元素的缺乏，植物生長會受阻，會產(chǎn)生病癥，不能完成其生活史。所以元素對于植物的生長有著至關(guān)重要的作用。同時，植物也會受到周圍環(huán)境和土壤里元素變化的影響。系統(tǒng)可以很好的原位測量植物、作物或其他樣品的元素分布，并繪制元素分布熱圖，也可以進(jìn)行滯塵研究、植物病害及元素遷移研究等。

6.物質(zhì)鑒別及分類溯源

不同等級和地域的土壤特性也不相同，系統(tǒng)可以有效地對這些土壤進(jìn)行分級分類和鑒別，甚至建立我國的土壤特征庫。系統(tǒng)內(nèi)置的PCA主成分分類模型和HCA聚類分類模型可以針對土壤的分級分類進(jìn)行測量和評價。也同時適用于其他各類樣品的分類和溯源。

EcoChem Pro 激光元素分子分析系統(tǒng)通過檢測種子的元素光譜特征、組分特征來進(jìn)行種子分類及鑒定、轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品檢測、種子活力分級檢測等。這是一種新的方法和快速的檢測手段。