時間:2024-09-04
作者:易科泰
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簡介:FireFly 采用了激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)(LIBS) —— 當(dāng)今最有前景的元素分析技術(shù)之一 使FireFly適用于所有固體樣品,待測物無需前處理,近乎無損傷測量,一次測量可獲取樣品所有元素信息
What is FireFly?
FireFly 是一款用于快速多元素分析和化學(xué)成像的分析儀器
FireFly 采用了激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)(LIBS) —— 當(dāng)今最有前景的元素分析技術(shù)之一
使FireFly適用于所有固體樣品,待測物無需前處理,近乎無損傷測量,一次測量可獲取樣品所有元素信息
應(yīng)用領(lǐng)域
技術(shù)原理
利用脈沖激光在待測樣品表面激發(fā)產(chǎn)生等離子體,通過等離子體發(fā)射的光譜波長和強度信息,分別獲得待測元素的種類和含量信息。
FireFly功能特色
FireFly 規(guī)格
該表包含了通用的系統(tǒng)參數(shù)
定制化配置參數(shù)會有所差異
電動平臺 |
行程 參數(shù) |
100 × 100 × 70 (X × Y × Z) mm. 微步<1 μm / 全 步 5 μm , 移 速 20 mm/s. |
樣品室 |
空間大小 樣品夾類型 |
100 × 100 × 70 mm (允許不規(guī)則形狀樣品). 通用樣品夾 定制樣品夾. |
視場 |
樣品視場 載物臺視場 |
物鏡電動控制和轉(zhuǎn)換 變焦物鏡,全局快門+ 觸發(fā)輸入 |
激光聚焦 |
鏡頭 光斑大小 |
宏觀鏡頭, f = 75 mm, AR for 266/532/1064 nm. 非球面微聚焦鏡頭, f = 20 mm, AR for 266/532/1064 nm. 20–150 μm. |
激光器 |
類型 波長 控制 |
二極管泵浦固體激光器 1064 nm | 532 nm | 266 nm 波長電動切換、能量控制調(diào)節(jié). |
光譜儀 |
類型 參數(shù) |
Czerny-Turner or Echelle; 180-1100 nm. CCD/CMOS or 增強型檢測器, up to 100 Hz full frame, <10 ns gate width. |
同步器 |
輸出 |
TTL 輸出, 精 度 < 10 ns. |
氣體模塊 |
吹氣單元 抽氣單元 |
連續(xù)或觸發(fā)式惰性氣體吹氣. 帶可變過濾器的主動氣體 / 灰塵提取系統(tǒng). |
配件 |
校準(zhǔn)燈 |
Hg-Ar line lamp (獨立單元). |
控制 |
硬件 軟件 |
PC, LCD, 鍵盤, 鼠 標(biāo) . 控 制 軟 件+ Lightigo ImageLabSW 具有交互式光譜 / 化學(xué)圖窗口、用戶配置文件、多點 / 線掃描 / Mapping模式、定量測量、元素數(shù)據(jù)庫(NIST、LIBS等) |
運行環(huán)境 |
電源 保護 工作環(huán)境 |
110-240V 50/60Hz 10A. 安全鎖, 激光防護觀測窗 室內(nèi), 10-30 °C. |
尺寸和重量 |
W × D × H Weight |
720 × 940 × 1500 mm. 300 kg. |
圖1. 具有(BT - 474)和不具有(MDA - MB - 231)HER2 受體的細胞沉淀的 LIBS 成像圖
利用LIBS技術(shù)對含釔(Y ll 437.49 nm)元素的標(biāo)記物進行2D成像檢測,以替代免疫組織化學(xué)(IHC)和免疫細胞化學(xué)(ICC)等傳統(tǒng)癌細胞標(biāo)記檢測方法,突破原有生物標(biāo)記檢測技術(shù)的有用標(biāo)記范圍和低多重檢測能力的限制,有望利用不同的 NPs 標(biāo)簽實現(xiàn)生物標(biāo)記多重檢測等應(yīng)用。
圖2. 左圖為藍寶石、紅寶石和祖母綠中Be和Al的檢測;右圖為各種寶石由 FireFly 檢測到的各元素光譜信息
天然形成的黃色、橙色、粉橙色的藍寶石很稀有,市場價格很高。部分人員通過在氧氣環(huán)境中高溫下將鈹擴散到紅寶石和藍寶石中,形成虛假的變色寶石。利用 LIBS 技術(shù)對寶石進行檢測,能夠同時檢測到每一種感興趣的元素,從而獲得寶石成分的完整信息,可用于真假寶石的鑒定。
圖3. 混凝土樣品CI的校準(zhǔn)模型(氯的濃度范圍為 0.06 wt.% - 1.71 wt.%)
圖4. 鋰的特征光譜 Li I 610.36 nm 和 Li I 670.78 nm(左圖);鋰在偉晶巖表面的空間分布(右圖)
鋰可存在于多種礦物中,但僅有一部分在經(jīng)濟上可用于采礦,主要的富鋰礦物是偉晶巖中的鋰云母或鋰輝石,另一個重要來源是鹵水。測量鋰元素對幾乎所有分析技術(shù)來說都是一項具有挑戰(zhàn)性的任務(wù),但對 LIBS 來說并非如此,上圖揭示了FireFly對鋰礦進行鑒定和空間定量分析的應(yīng)用效果。
圖5:左圖為大麻幼苗在5μ/20μmol?dm−3的CdCl2?2.5H2O溶液中生長的樣品的照片和相應(yīng)的LIBS Cd元素分布圖;右圖為白芥暴露于含鎘化合物后樣品的照片和相應(yīng)的LIBS Cd元素分布圖。
過去幾十年工業(yè)生產(chǎn)的增長導(dǎo)致重金屬(以及近期的納米顆粒等)污染程度增加,土壤中的這些污染物對生長在其中的植物構(gòu)成巨大威脅。對于工業(yè)作物,這種污染會顯著影響產(chǎn)量;對于糧食作物,它會對人類健康產(chǎn)生重大影響。如圖對植物進行鎘毒性測試,F(xiàn)ireFly可以清晰獲取鎘元素在大麻和白芥幼苗中的相對分布圖。
圖6:皮膚黑色素瘤的Ca、Mg、Na元素分布圖;
皮膚是人體最大的器官,起著保護身體免受外部影響的作用。許多腫瘤可以在皮膚上形成,皮膚惡性腫瘤是最常見的癌癥之一,但死亡率非常低,因此頻繁的預(yù)防至關(guān)重要。研究人員發(fā)現(xiàn),癌癥感染的組織會改變細胞的形狀和化學(xué)成分,這些變化可以通過 LIBS 觀察到,其中生物元素的成像提供了有關(guān)軟組織元素分布的信息。
圖7:小鼠牙齒和骨骼Ca、Mg、Pb、Sr元素分布圖;
對硬組織(牙齒和骨骼)的分析是考古學(xué)、人類學(xué)、法醫(yī)分析和醫(yī)學(xué)應(yīng)用等許多領(lǐng)域的重要組成部分。這些分析的結(jié)果可以提供有關(guān)個體的年齡、性別、健康、飲食、起源地和遷移等信息??梢酝ㄟ^多種分析方法獲得這些信息,例如 LIBS技術(shù)。上圖即為FireFly獲取的小鼠牙齒和骨骼Ca、Mg、Pb、Sr元素分布圖。