J100飛秒激光剝蝕系統(tǒng)（Femoto LA）是ASI公司融匯美國勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室（Lawrence Berkeley National Laboratory）80余年激光基礎(chǔ)理論研究成果而推出的頂級(jí)飛秒剝蝕進(jìn)樣系統(tǒng)（實(shí)際上，ASI公司就是由勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室技術(shù)骨干在許可下成立的）。是激光剝蝕領(lǐng)域劃時(shí)代產(chǎn)品；是高端質(zhì)譜儀（ICP-MS）最理想的飛秒激光剝蝕進(jìn)樣系統(tǒng)。 

 

激光剝蝕是由激光能量產(chǎn)生的沖擊波形成的爆炸。在極短時(shí)間內(nèi)，激光誘導(dǎo)產(chǎn)生的等離子體開始擴(kuò)張膨脹，等離子體冷凝成核后，產(chǎn)生適宜質(zhì)譜儀（ICP-MS）分析的納米級(jí)顆粒。

 

圖1等離子體膨脹的電鏡顯微陰影圖像(氬氣中的銅樣品)

Photp source: Lawrence Berkeley National Laboratory

 

激光剝蝕的效果直接決定質(zhì)譜儀分析的靈敏度、精確性和準(zhǔn)確度。對(duì)于激光剝蝕，激光脈寬（單個(gè)脈沖持續(xù)時(shí)間）是影響剝蝕效果的重要因子。過去由于技術(shù)限制，激光脈寬只能達(dá)到納秒級(jí)（10^-9s）；隨著技術(shù)的發(fā)展，飛秒激光（10^-15s）技術(shù)已經(jīng)非常成熟（飛秒激光已經(jīng)臨床應(yīng)用于眼科手術(shù)，J100正是采用適合于眼科手術(shù)的飛秒激光光源）。相較于納秒激光，飛秒激光剝蝕具有強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)（表1、圖2）。

 

表1 飛秒激光與納秒激光的比較

 

 

J100作為頂級(jí)的激光剝蝕進(jìn)樣系統(tǒng)，適用于多種領(lǐng)域，如巖礦、能源、材料、生態(tài)、環(huán)境、農(nóng)業(yè)等。不同于傳統(tǒng)霧化進(jìn)樣方式需要繁瑣的樣品消解過程，J100采用飛秒激光直接剝蝕樣品材料，產(chǎn)生可供質(zhì)譜儀分析的均勻納米級(jí)顆粒。故J100對(duì)樣品材料的前期制備要求極低，這也避免了消解過程中引入的誤差；同時(shí)，J100對(duì)樣品的形態(tài)無特殊要求，因此，J100可應(yīng)用于一切采用ICP-MS進(jìn)行分析研究的領(lǐng)域。

圖2 飛秒激光和納秒激光剝蝕出的顆粒顯微影響對(duì)比

 

 

王云霞. 楊連新. W. J. Horst. 激光剝蝕電感耦合等離子體質(zhì)譜( LA-ICP-MS) 定量分析小麥籽粒鋅元素的空間分布. 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào) 2011，34( 2) : 18 －22

王云霞等同時(shí)利用酸消解溶液霧化進(jìn)樣 ICP-MS 法和激光剝蝕進(jìn)樣ICP-MS 測(cè)定了校正標(biāo)準(zhǔn)樣品和小麥整粒種子的鋅濃度。結(jié)果表明，LA-ICP-MS 對(duì)各校正標(biāo)準(zhǔn)樣品鋅濃度的測(cè)定值與酸消解溶液霧化進(jìn)樣 ICP-MS 法的測(cè)定值非常接近，且重復(fù)間差異很小。依據(jù)小麥種子不同部位所占比例可計(jì)算整粒小麥種子的鋅濃度為( 64 ±1.6) mg·kg-1，這一結(jié)果與小麥種子消化后在 ICP-MS 上的測(cè)定值( 66±1.2) mg·kg-1非常接近。

 

 

小麥種子橫切面( a) 及 LA-ICP-MS 測(cè)定的胚乳( b) 、胚( c) 、糊粉層和腹溝維管組織( d)

圖片源自：王云霞 激光剝蝕電感耦合等離子體質(zhì)譜( LA-ICP-MS) 定量分析小麥籽粒鋅元素的空間分布