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(shí)間極短（1-2s）即可同時(shí)得到全部元素的分析結(jié)果；③準(zhǔn)無損傷（幾納克）檢測(cè)，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(shí)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(diǎn)陣式掃描220×100個(gè)點(diǎn)得到22 000個(gè)測(cè)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(dòng)物對(duì)微量元素的吸收和及微量元素的積累，反應(yīng)動(dòng)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(duì)元素與生理健康的研究提供了一個(gè)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(dòng)物的代表在寒武紀(jì)早期即已出現(xiàn)， 具有儲(chǔ)量多、分布廣、 不易遷移等特點(diǎn)，且地域特征明顯，被視為監(jiān)測(cè)生態(tài)系統(tǒng)的理想“生物標(biāo)識(shí)器”廣泛用于海洋研究。在貝類生長過程中，貝殼會(huì)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(jí)，相應(yīng)的成分元素含量也呈現(xiàn)出微米量級(jí)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(jià)昂貴、單次分析成本較高、費(fèi)時(shí)費(fèi)力，無法滿足批量樣本統(tǒng)計(jì)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(shí)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(shí)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(duì)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(shí)驗(yàn)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(shí)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(jì)，憑借20年LIBS研究經(jīng)驗(yàn)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(yàn)。其中Sci-Trace LIBS做為實(shí)驗(yàn)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(cè)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(cè)限和更高的檢測(cè)精度。X-Trace LIBS遙測(cè)分析系統(tǒng)具有Stand-off LIBS 與Remote LIBS專利技術(shù)，原位非接觸測(cè)量分析，遙測(cè)距離可達(dá)20m。方便的移動(dòng)操作平臺(tái)對(duì)于不能到達(dá)接觸的樣品、危險(xiǎn)環(huán)境的樣品具有無可替代的分析價(jià)值。