利用AtomTrace LIBS技術(shù)做樣品高分辨率元素顯微成像

激光誘導(dǎo)擊穿光譜(LIBS)技術(shù)是一種全新的物質(zhì)元素分析技術(shù)。它具有樣品無須前處理（研磨、萃取、消解等）；分析時間極短（1-2s）即可同時得到全部元素的分析結(jié)果；③準(zhǔn)無損傷（幾納克）檢測，樣品消耗量極低；④樣品不受固體、液體、氣體形態(tài)限制；⑤不受元素濃度限制；⑥實現(xiàn)元素的原位微區(qū)分分布成像下。

CEITEC（歐洲工程技術(shù)中心| 布爾諾科技大學(xué)）利用LIBS研究了牙齒元素分布，即Ca、Mg、P等元素的分布，樣品固定在環(huán)氧樹脂中，在感興趣的平面上切割(圖1）做LIBS分析。在樣品表面，分析了面積為22×10 mm，分辨率為100微米。通過點陣式掃描220×100個點得到22 000個測量數(shù)據(jù)。繪制成牙齒橫切面的元素分布圖（圖2），通過牙齒截面的元素含量分布分析了動物對微量元素的吸收和及微量元素的積累，反應(yīng)動物牙齒的生長過程中元素的遷移積累及牙齒結(jié)構(gòu)與元素分布的關(guān)系，對元素與生理健康的研究提供了一個新的完美工具。

圖1牙齒截面圖像


圖2牙齒中Ca顯微成像

貝類生物作為無脊椎軟體動物的代表在寒武紀(jì)早期即已出現(xiàn)， 具有儲量多、分布廣、 不易遷移等特點，且地域特征明顯，被視為監(jiān)測生態(tài)系統(tǒng)的理想“生物標(biāo)識器”廣泛用于海洋研究。在貝類生長過程中，貝殼會形成類似“樹輪”一樣疏密不一的生長線，記錄周邊環(huán)境變化及食物結(jié)構(gòu)的變，具體到季度、月的生長周期，其生長線（層）的厚度僅為微米量級，相應(yīng)的成分元素含量也呈現(xiàn)出微米量級的空間分布。

目前用于貝殼成分元素的高空間分辨率分析技術(shù)主要有質(zhì)譜（如ICP-MS）和電子探針分析（EPMA）技術(shù)， 但兩種技術(shù)均需要樣品預(yù)處理，且設(shè)備體積龐大、造價昂貴、單次分析成本較高、費時費力，無法滿足批量樣本統(tǒng)計分析的需求。激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)（LIBS）是一種新型的定量及半定量分析技術(shù)，可實現(xiàn)目標(biāo)物一維、二維、三維的掃描分析，最小分辨力可達(dá)數(shù)微米（ns激光）。因此將LIBS技術(shù)應(yīng)用于扇貝貝殼分析，可實現(xiàn)貝殼元素成分的微米尺度的微損分析，甚至能夠在扇貝存活條件下完成快速分析。對于氣候變化、海洋湖泊環(huán)境變化、古生物、古環(huán)境具有研究提供了更加完美的實驗工具。


圖1 LIBS高分率微區(qū)分微區(qū)分析示意圖圖2 Sr與Se/Ca元素含量分布比較
a、貝殼實物圖；b、貝殼x射線掃描圖；c、貝殼分析區(qū)域高度變化；d、貝殼分析區(qū)域細(xì)節(jié)

AtomTrace的LIBS元素分析系統(tǒng)，采用巧妙的模塊化設(shè)計，憑借20年LIBS研究經(jīng)驗和生命科學(xué)領(lǐng)域、分析化學(xué)領(lǐng)域、新材料領(lǐng)域的合作經(jīng)驗。其中Sci-Trace LIBS做為實驗室分析儀器具有LIBS最為領(lǐng)先的真空反應(yīng)室及雙脈沖激光器和工作流程化控制分析軟件，并配有先進(jìn)的全光譜Echelle光譜儀及iCCD，可將元素檢測限降到最低（0.1ppm，雙脈沖更低），較同類設(shè)備具有更低的檢測限和更高的檢測精度。X-Trace LIBS遙測分析系統(tǒng)具有Stand-off LIBS 與Remote LIBS專利技術(shù)，原位非接觸測量分析，遙測距離可達(dá)20m。方便的移動操作平臺對于不能到達(dá)接觸的樣品、危險環(huán)境的樣品具有無可替代的分析價值。