▉系统概述

Tandem即LA-LIBS复合系统，它可以在独立的LA模式或LIBS模式下运行，也可以作为LA-LIBS复合系统运行，实现LA-ICP-MS和LIBS之间结果的相互验证。Tandem既实现了同时进行常量、微量元素及同位素（与ICP-MS联用）的全面测量，又实现了包括有机元素、轻质元素、卤素元素的全周期表测量，并且具有快速元素分布制图、归一化ICP-MS等离子体发射信号、LIBS快速基体匹配修正、LIBS快速扫描样品、LA深入细节分析等功能。在软件方面，功能强大的Clarity Tandem软件基于光谱和质谱信息，建立光谱和质谱两个数据源叠加的元素谱库，采用交互验证的高级校准模型，实现样品物质中主量元素、次量元素和微量元素的精确定量分析，为不同应用领域提供更强的鉴定分析能力。

▉应用领域

l   环境保护：土壤、植物、水源、大气中元素的分析，碳循环研究

l   地球化学：岩石起源鉴定，测定矿物化学组分

l   能源产业：石油、煤粉中的元素分析，太阳能电池，新型电池研发

l   考古应用：辨别来源与赝品识别，艺术品材料表征年代估计

l   司法鉴定：如毛发、血液分析，推断物质来源，物质分类和鉴别，伪造物分析

l   材料分析：材料的化学成分分析，元素分布情况研究

l   生物医学：临床病变组织分析，病原体微生物分析药物成分分析

l   食品安全：地沟油，三聚氰胺，瘦肉精及一些视频添加剂的分析

l   爆炸物分析：爆炸物分析，核物质分析

l   电子产业：半导体产品中有害物浓度的快速检测

l   珠宝鉴定：宝石矿物中元素的分布图

▉技术特点

l   直接LA采样进样，可供ICP-MS分析或LIBS分析，或者两种方法同时分析

l   同时测量主要/痕量元素以及同位素

l   检测速度快至几秒

l   可检测ICP-MS难以测量的轻质元素、有机元素和卤族元素，如：C、H、O、N、F等

l   可以做整体分析、夹杂物分析、剖面分析、元素分布图

l   动态扩展浓度范围从ppb级至百分比级

l   双摄像头成像系统，轻松标识和选择采样区

l   高稳定性Q-switched短脉冲Nd:YAG激光

               波长213nm 或266nm

               脉宽< 5ns @213 nm

l   创新的模块化系统设计：可用于配置独立的LA系统、LIBS系统或LA-LIBS复合系统

l   可选3种LIBS检测器，满足不同的元素分析需求

l   为确保激光剥蚀的一致性，样品室配备*的自动高度调整系统，配备激光能量稳定器

l   双视频成像系统，分别用于高倍成像和宽视野样品表面成像，轻松定位样品取样点

l   ASI公司的Flex样品室，内置可互换的嵌入块，优化运输气流和颗粒净化能力

l   微集气管设计，可消除排气及记忆的影响

l   双路高精度数字流量控制器及电控阀门

l   系统控制分析软件

              *控制硬件组件及自动测量

              强大的数据分析模块，用于LIBS和LA-ICP-MS分析

              LIBS化学计量软件，用于识别及分类分析

              运用多种采样方法：整体分析、微斑及夹杂物分析、剖面分析和元素分布图

l   低维护费用

l   可升级至飞秒LA系统

l   来自厂家专家团队的LA/LIBS应用支持

▉基本参数

l   激光：高功率调Q，Nd:YAG 激光，平顶光束剖面

l   波长213 nm 或 266 nm

l   独立的LIBS系统，波长还有532nm 和1064nm

l   激光波长213 nm或266 nm，单独的LIBS系统，波长还有532nm和1064nm可选

l   激光斑：

            5–250微米 @ 213和266 nm

            10-250 微米 @ 532 和 1064 nm

            电动光束扩展和孔径成像相结合

l   能量密度：>20 J/cm2 @ 213 nm

l   剥蚀点目标：@670 nm红色激光, 样品高度自动调整

▉硬件系统

紧凑型模块化，LA/LIBS双功能

系统的创新性在于其模块化设计。该单元可以在独立的LA或LIBS模式下运行，也可以作为一个LA-LIBS复合系统运行。基于紧凑的激光源和高效的激光束传输光学器件，该设备成为美国ASI公司紧凑的激光剥蚀分析仪器。

由于模块化设计，其使用方式更加灵活，为节省宝贵的实验台空间，激光电源模块可从主机中分离出来，放置在实验台下方。如需扩展LIBS的检测范围可在主机上附加一个选配的外部LIBS检测器模块。该设备亦可进一步升级为飞秒激光剥蚀分析仪。

自动调整样品高度，保证剥蚀一致性

设备采用了一种自动调高传感器，该传感器的设计考虑到了样品表面的形态变化。不论采样点高度差异如何，这一特性使其能够保持精确的激光聚焦，在所有采样点上提供相同的激光能量密度，保证在所有采样点上实现一致的激光剥蚀。这一创新的传感器是由美国ASI公司的科学团队开发的一项技术。

Flex样品池可互换嵌入块，优化气流和微粒净化性能

根据检测目的(主要成分分析、包裹体分析、高分辨率深度分析、元素成像等)，可对样品池的各个性能指标进行优化，包括：冲洗时间、微粒混合、样品池内的流动特性。Flex样品池可容纳直径为4英寸的样品，它使用一组可互换的顶部和底部镶嵌块来调节气流条件（层流和紊流）和微粒冲洗时间。此外，Flex样品池的设计为等离子体提供了一个理想视角，从而保证在激光剥蚀过程中进行灵敏的LIBS检测。

创新的集气管设计，优化脱气、微粒堆积和记忆效应的影响

采用*的集气管设计，源自于美国ASI公司旗舰级飞秒激光剥蚀J100系统。该集气管由不锈钢和铜组合而成，尽可能地减少了脱气，防止了任何剥蚀颗粒的堆积，消除了记忆效应。该集气管更容易组装，便于定期清洁输气管道。

高精度气流控制系统，实现ICP-MS分析理想气流

气体控制系统使用了两个高精度、数字化质量流量控制器（MFC）和电子控制阀，用于氩气、氦气及补充气体的流量控制。

运输气和补充气流向样品池，ICP-MS按顺序自动运行，气体流量被精确控制，实现理想工作气流，防止等离子体火焰熄灭。预设配置可以选择输送氩气、氦气或补充气体。

双摄像和*的照明系统，呈现高质量样品视图

拥有*的照明系统和高倍光学变焦(高达60X)功能，清晰呈现样品的表面细节。配备双高分辨率CMOS成像系统，提供广角视野和高倍成像，可精确地进行微区分析(见下图)。广角视图可以保存，也可用于定位样品不同位置，并使用高倍镜进行研究。具有LED泛光、透射光和同轴反射光（光的强度和颜色可调）三种独立的照明模式，以提高图像质量和对比度。   

可选三种检测器，丰富了仪器的应用

LIBS检测器具有以下三种型号：(1) 带有ICCD的扫描Czerny Turner单色器。(2) 配备ICCD的中阶梯光栅。(3) 同步六通道CCD单色器。做为独立的LIBS仪器系统，亦可同时配备任意两种检测器，开辟了新的LIBS检测功能。凭借其强大的多功能性和创新的检测器，LA-LIBS复合系统作为创新性的化学分析仪器超越了其他产品。

▉软件系统

Clarity Tandem（以下简称Clarity）是美国ASI公司为J200 Tandem设计的分析工具软件套装，它可以用于LIBS系统、LA-ICP-MS系统的数据分析操作。Clarity软件能够处理激光剥蚀进样过程中LIBS光谱信号和时间分辨ICP-MS质谱信号，并可根据两种方法的互补信息进行完整的化学分析。软件包含用于精确定量分析的高级校准模型，基于LIBS和ICP-MS波谱，软件可帮助分析人员对样品进行识别和分类。2D/3D元素分布制图模块可使用LIBS和LA-ICP-MS数据实现样品中元素分布的可视化。

轻松处理ICP-MS信号，获取积分强度及统计数据

Clarity软件具有时间分辨ICP-MS数据分析工具，这对获取精确定量结果和精确统计数据至关重要。该软件指导分析人员如何定义时间积分和背景范围，并得到相关同位素的积分强度和RSD（相对标准偏差）统计值，也可轻松获得稳定平滑的时间分辨ICP-MS信号和TRSD（时间相对标准偏差）。时间分辨ICP-MS信号处理方法可应用于文件或整个目录中的所有数据，大大缩短了预测信号强度所需的时间。

TruLIBS™数据库，高效识别LIBS谱线

LIBS数据整理首先从识别与元素相关的谱线开始。Clarity软件集成了来自美国ASI公司业界*的TruLIBS™科研数据库，它是从实测的LIBS等离子体中获得，并且与理论线预测模型结合在一起，能够帮助分析人员快速而准确地识别复杂的LIBS谱线。分析人员可以限定搜索条件，如波长范围、元素分组和等离子体激发态，以此缩小搜索范围。软件使用TruLIBS™数据库加载收集的LIBS光谱并标记发射峰。

谱线分析有力工具，快速处理海量数据

Clarity软件是LIBS光谱分析的有力工具，如连续背景扣除、峰面积积分和光谱重叠峰的曲线拟合等功能，有助于分析人员有效地处理LIBS图谱并获得定量结果。分析人员可监测多次激光脉冲采样期间的LIBS光谱强度或不同分析物比例的统计数据。软件不仅可处理单个LIBS图谱，而且可同时处理整个文件夹或多个目录下的数据，从而大大缩短分析时间。

光谱和质谱、双谱线获取

根据同位素ICP-MS信号强度计算结果以及痕量元素信息，Clarity软件生成代表样品化学指纹的质谱图。LIBS光谱则提供主要和次要元素的特征信息。Clarity软件可借助LIBS光谱和质谱数据，提供样品中关于主要、次要和痕量元素全面的化学信息。LIBS和质谱数据是形成光谱库的基础，*的校准模型正是基于光谱库进行精确的定量分析。 LIBS光谱和质谱融合在一起，在司法鉴定中提供更强的分辨能力。

强大的校准模型，专为定量分析设计

Clarity软件允许分析人员使用单变量或多变量校准模型进行非常准确的定量分析。参考标样浓度值直接赋值给LIBS光谱或ICP-MS质谱强度，可轻松生成单变量校准曲线，软件附带常见固体标样的单变量校准模型。 另外，它也可使用完整的或特定范围的LIBS光谱或质谱图创建谱库，以构建有效的多变量校准模型，准确检测未知样品的元素浓度。

光谱质谱联动，高效分类识别

Clarity分析软件具有主成分分析（PCA）功能，可从样品的LIBS光谱和质谱获取数据，并将二者的差别通过图形化方式展现出来。Clarity软件中的PCA功能是对各种样品进行分类或识别的理想方法，包括玻璃、油漆、油墨、塑料、地质样本等。软件还提供名为“Spectralearn”的可选功能模块，基于最小二乘判别分析（PLS-DA），“Spectralearn”模块将样品的LIBS光谱和质谱作为特征图谱储存在图谱库中，之后任何样本的谱线都可以与图谱库匹配，进行高效识别。

DepthTracker™深度检测，快速剖面剖析

Clarity软件中的DepthTracker™能快速监测所选元素的LIBS发射峰强度，在固定点激光脉冲多次采样中，可以揭示不同深度元素成分的差别。DepthTracker™在确定样品表面污染物、进行涂层分析、获知薄膜结构以及识别深层夹杂物等应用领域非常有价值。

2D/3D成像，展示元素分布

Clarity软件提供了元素分布制图模块，可将LIBS强度信号和时间分辨ICP-MS信号转换为元素的高精度2D/3D图像。 同时基于LIBS和LA-ICP-MS的检测数据，软件能够将整个周期表中所有元素的浓度（范围ppb ~ %）可视化。软件呈现的LIBS元素分布图涵盖ICP-MS难以处理的主要和次要元素，如轻元素、有机元素以及卤素，而LA-ICP-MS元素分布图可展示痕量元素（＜ppm）的分布状态。同时使用LIBS和LA-ICP-MS数据进行成像，在失效分析、能源材料研究、药物研发、司法鉴定和其他新兴的分析应用中都是真正具有突破性的元素成像技术。