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

EcoChem Pro 激光元素分子分析系統(tǒng)有著獨特的優(yōu)勢。不需要對樣品進行前處理，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構的全面信息。可以快速檢測土壤、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：

激光誘導擊穿光譜LIBS技術：當激光作用于樣品表面時，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(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。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：當光線照射到分子并且和分子中的電子云及分子鍵結產生相互作用，就會發(fā)生拉曼效應。拉曼光譜分析法是對與入射光頻率不同的散射光譜進行分析以得到分子振動、轉動方面信息，并應用于分子結構研究的一種分析方法。是定性和定量分析物質結構的一種強有力的分析技術。

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；（266nm可選）

重現(xiàn)率：20Hz，脈寬<6ns，DI水冷卻系統(tǒng)

具有光斑質量控制系統(tǒng)，光斑大小：50-300μm連續(xù)可調

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激光器技術成熟，應用領域較廣泛，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，常與表面增強技術（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行信息標記。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）進行指令操作，界面友好，操作直觀，使用簡單；內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)內置的雙鏡頭（全景視野和放大視野）進行控制；內置PLS，PCR等多種定標計算模型，可快速計算元素含量；內置PCA，HCA等多種分類模型，可進行元素分類分析及溯源；可進行元素的分布（mapping）分析；對氣路進行精準控制；內置國內常見土壤和植物標準曲線庫，方便用戶參考和調用。

系統(tǒng)的主要應用： 

1.土壤中元素和有機質分子測量的應用 

土壤的微量元素和有機質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，能促進植物的生長發(fā)育，改善土壤的物理性質，促進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。氨基酸是土壤有機質的重要組成部分，一般占土壤有機氮含量的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體存在，具有各自獨特的生態(tài)化學和生物化學意義。因此同步測定土壤的元素和有機質分子可以很好、很全面的表達土壤的特性，具有重要意義。

2.植物科學研究中的應用

植物對于我們來說至關重要，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)濟有著重大影響。拉曼光譜可以提供高度準確的化學信息，能夠進行無損分析。LIBS光譜可以測量植物體內的元素信息，元素分布等。樹木對于人類至關重要。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、生產家具和建造房屋，對我們的經(jīng)濟生活也非常重要。我們可以利用拉曼光譜的高特異性，研究木材細胞壁的結構、組織以及木質素。同時利用LIBS系統(tǒng)進行樹木枝條的元素分布分析。

3.在中藥材研究中的應用

各種中藥材的拉曼光譜反映了它們所含化學成分不同而產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?？梢杂糜谥兴幉姆€(wěn)定性的預測和中藥材質量的監(jiān)測，不需要破壞樣品，可對中草藥樣品進行無損鑒別。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、分子的識別并標記，內置專業(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行定量計算。此模型可以很大程度上減少基質中的影響因素，提高分析計算的準確性，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，也可以進行滯塵研究、植物病害及元素遷移研究等。

6.物質鑒別及分類溯源

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行分級分類和鑒別，甚至建立我國的土壤特征庫。系統(tǒng)內置的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、組分特征來進行種子分類及鑒定、轉基因產品檢測、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。