直流等离子体仪

近日，中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室汤洁研究员课题组联合美国劳伦斯伯克利国家实验室教授Vassilia Zorba团队，在激光等离子体光谱研究领域取得重要进展。相关研究成果发表在Cell Reports Physical Science上。激光诱导击穿光谱(LIBS)是基于原子发射光谱学的元素分析技术，在多元素分析、实时快速原位测量等方面具备优势，且在定性识别物质与定量物质成分分析等领域具有重要的应用前景。目前，该技术在深空深海探测、地质勘探、生物医药以及环境监测等领域广泛应用。D-LIBS即放电辅助LIBS技术，通常是将火花放电或电弧放电与LIBS技术相结合来实现。以上两种放电模式具有放电功率密度大和电子数密度高的特点，在辅助元素定性和定量分析方面具有独特的技术优势。因此，利用放电辅助可以显著增强LIBS信号强度，从而达到提高分析灵敏度的目的。然而，D-LIBS在放电时电能消耗过大，同时从交变电压和电流中产生电磁脉冲，导致能源浪费和环境污染相关问题。这一负面因素加大了安全隐患和运行风险，更不利于社会倡导的节能减排和环境保护要求，进而限制了D-LIBS技术的进一步应用。因此，开发一种“两低一高”(低环境危害、低能耗、高分析灵敏度)的D-LIBS技术仍是物质分析领域中难度较大的挑战。针对上述问题，该团队提出离子动力学调制方法，对克服传统D-LIBS放电能耗大、安全风险高、环境危害大等不利因素，同时提高分析灵敏度具有显著改善效果。该工作借助这一方法，合理优化电极配置，有序调控放电模式，在有效增强光谱信号强度的同时，大幅降低放电能耗。关键创新点在于：(1)首次提出并利用激光诱导等离子体冲击波与外加电场空间零弧度耦合方式，实现有效放电区域全方位覆盖激光等离子体中粒子的扩散方向，离子的动力学特征从原始的向外扩散变更为放电空间内阳极和阴极之间的漂移运动。这种调制使得大部分离子被抓捕、约束在有效放电空间内，促进电能与激光等离子体耦合，大幅降低放电能耗。(2)突破传统D-LIBS方法，即仅在电容器放电过程中辅助LIBS，将放电增强LIBS拓展到电容器放电和充电的两个过程。采用直流电源与充电电容共同作用等离子体间隙的策略，使约束的带电粒子在电容放电结束后继续在电极之间漂移，并在毫秒尺度维持带电粒子电迁移运动特性，大幅延长等离子体寿命，进而实现火花和电弧放电的有序调控以及原子和离子光谱信号的选择性增强。上述研究有效解决了在D-LIBS中同时具备“两低一高”特性的关键技术难题。实验测试结果表明：与传统D-LIBS对比，该成果对于非平坦样品实现了在维持光谱信号2个数量级提升情况下，放电能耗降低了约1个数量级。结合经改进的小波变换降噪方法，D-LIBS中谱线信噪比、信背比以及稳定性相比原光谱均获得了显著提升。微量元素(Mg)的检出限从近百ppm降低至亚ppm量级。此外，与传统D-LIBS及其他LIBS增强技术相比，微量元素(Mg、Si)探测灵敏度提高近2个数量级。该研究有助于推动节能环保建设以及D-LIBS的广泛应用，同时，在低烧蚀激光功率密度的极端条件下，为D-LIBS微量或痕量元素定性与定量分析提供了有力的理论依据和技术支撑。研究工作得到国家自然科学基金、陕西省自然科学基金、瞬态光学与光子技术国家重点实验室自主课题、中科院光谱成像技术重点实验室开放基金等的支持。离子动力学调制LIBS增强原理和思路

仪器信息网讯 2013年2月，岛津公司推出了高灵敏度气相色谱系统Tracera。Tracera一经推出就受到了业内的关注，在5月15日召开的CISILE2013上，仪器信息网就Tracera的研发背景、特点及应用等采访了岛津分析仪器事业部市场部温焕斌。高灵敏度气相色谱系统Tracera　　Tracera是基于岛津GC-2010 Plus平台构建，最大的创新在于融合全新开发的介质阻挡放电等离子体检测器(BID)。据温焕斌介绍，“传统情况下，进行气体分析时，常常需要配置FID和TCD等多个检测器的系统气相，仪器结构复杂，分析灵敏度有限 在分析液体样品时，又常常需要根据不同的化合物更换不同的检测器，很多物质，如甲酸、甲醛、水等，我们无法用FID分析，这个时候会用到TCD，但是TCD又存在灵敏度不够的问题。还有痕量含卤素化合物，在FID上响应也很小，这又得换ECD检测器进行分析，总之，这些因素都会影响我们实验效果和效率。正是基于此背景，岛津开发了BID检测器技术，BID可同时分析无机气体和有机气体，也可分析液体样品，且灵敏度高于FID和TCD，对于以往需要同时使用FID和TCD的复杂分析而言，单独BID检测器就可以满足要求。BID检测器是岛津与大阪大学Katsuhisa Kitano博士的合作研究成果，5年前大阪大学开发了微型等离子体技术，然后岛津将其商品化，并结合岛津的气相色谱系统推出。目前，BID检测器已获得3项美国专利，还有4项专利在审批中。”　　BID检测器主要具有以下三大特点：　　(1)高灵敏度。BID检测器能够产生具有极高光子能量的氦等离子体。氦等离子体能够使样品成分离子化，从而实现高灵敏度分析。此系统比TCD的灵敏度高100倍以上，比FID的灵敏度高2倍以上，可以满足0.1ppm含量水平上所有类型痕量成分的分析需求。　　(2)高通用性。单检测器解决方案轻松应对复杂分析需求。BID检测器可以满足除氦气和氖气之外所有有机和无机化合物的分析要求，比如，FID检测器对含C-H键化合物响应良好，是烃类化合物分析的理想选择。但FID检测器对羰基碳(C=O)化合物无响应，因此不能分析甲酸和甲醛。另外，FID对含有羟基(-OH)、醛基(-CHO)、卤素(F、Cl等)等化合物响应不好。相比较而言，BID检测器可以极大提高上述化合物的灵敏度，且灵敏度较为均一。　　(3)高稳定性。 BID检测器的一个重要特点就是介质阻挡放电。使用低频电源从绝缘介质外部电极上放电，产生接近室温的低温氦等离子体，且和电极无任何接触，因此电极不用处于高温环境中，避免了“溅射”损伤，不会发生电极老化现象。　　除了这三个特点外，BID检测器只使用氦气，无需氢火焰，因此对于限用FID检测器的实验室来说，BID检测器可以放心应用，非常安全。岛津公司在CISILE 2013的展台　　目前，市场上也有其他供应商提供同类型产品，谈及BID检测器的优势及区别，温焕斌说，“BID检测器采用了很多岛津独创的技术：首先，BID等离子体产生部位使用交流放电，而其他同类产品大多采用直流放电，相对来讲交流放电产生等离子体的稳定性更好。第二，BID采用了介质阻挡放电技术，此耐用式结构设计使BID检测器可以长期保持稳定分析状态，完全不需要仪器维护或消耗品更换。第三，从结构上讲，BID采用了优化的双吹扫流路设计，化合物从吹扫流路2流出，不会到达等离子体发生室，因此不会污染检测器池。这种设计最大限度降低了流路对检测器响应的影响。”　　关于市场定位，温焕斌表示，“BID属于高灵敏度通用型检测器，主要还是应用于痕量、微量分析，可以弥补使用FID或TCD时的很多不足，对于常规的分析实验来说，如果能简单的使用FID或者TCD完成，那一般来说还是推荐使用常规检测器。但是如果常规检测器不能满足要求，或者需要联合使用FID和TCD等，操作非常复杂时，我们推荐用户选择BID检测器，此时只要选择合适的色谱柱后，就可以使用BID一个检测器完成，它可以带给分析工作者不一样的分析体验。目前，BID是作为岛津气相色谱标准检测器，既可以整机配置销售，也可以后追加配置。所有GC-2010 Plus的现有用户都可以追加配置BID检测器。”　　“过去，BID这种类型的检测器一直被认为比较娇贵，吹扫时间长，而且成本较高。如今，BID的推出可能会使这类型检测器与用户的距离更近，而且和同类产品相比，BID检测器稳定的时间更短，因此用户体验比较好，更易于这种类型检测器的普及。”温焕斌说。(撰稿：杨娟)

2014奖项评选已经开始中国上海，2011年12月12日&mdash &mdash 全球科学服务领域的领导者赛默飞世尔科技（以下简称：赛默飞），于近期宣布2012冬季等离子体光谱化学会议奖项得主是Dr. J. Sabine Becker，德国Juelich研发中心分析化学中心部门痕量和超痕量分析的领导者。这个由赛默飞赞助的奖项，专门授予那些为等离子体质谱化学领域作出最卓越贡献的科学家。赛默飞将在2012年1月9-14日于Tucson, Ariz举办的冬季等离子体质谱化学会议上，将这个奖项和$5,000的支票授予Dr. Becker。Dr. Becker在分析化学领域最杰出的领域是长寿命放射性核素、超痕量和高纯材料分析、同位素比率测量，以及微量和nanolocal 元素和痕量分析。最近，她在Juelich研究中心建立了负责大脑研究成像的卓越分析中心BrainMet。这个中心基于激光剥蚀诱导耦合等离子体质谱（LA-ICP-MS）技术，将金属、类金属和非金属的创新成像技术引入生物组织领域，为患病和健康的医学以及生物组织的薄片样本中关键的毒性元素提供了定量分析方法。&ldquo 作为等离子体质谱仪领域的领导者，赛默飞非常乐意赞助这个汇聚了该领域诸多优秀科学家的工业奖项，&rdquo 赛默飞无机质谱全球支持经理Lothar Rottmann说到，&ldquo 冬季会议奖项担负着我们不断进步和创新的使命，我们忠心希望能表彰为这个领域做出非凡贡献的Dr. Becker。&rdquo 冬季等离子体质谱化学会议奖项成立于2009年，由赛默飞赞助以表彰那些长期在这个领域做出贡献或做出某次突破性进展的科学家。这个奖项也承认在新仪器的研究和开发，以及等离子体质谱化学的原理或反应解析方面的成就。获奖者包括影响行业进步的著名的研究论文或书籍作者，或者对等离子体质谱化学领域的新应用做出贡献的科学家。冬季等离子体质谱化学会议使应用、仪器和理论行业的全球科学家汇聚一堂，共同探讨这个领域的最新进展。2012会议将提供诱导耦合等离子体（ICP）、直流等离子体（DCP）、微波等离子体（MIP）、辉光放电（GDL、HCL）和激光源等方面的进展。下一届2014冬季等离子体奖项评选已经开始，赛默飞欢迎全世界科学家提交应用。候选者应该在2012年12月31日之前将应用以及个人简历发送至wpc.award@thermofisher.com。一个由7位国际知名的质谱化学专家组成的独立奖项委员会将负责评选，这个委员会成员还包括了往届得主。更多信息请访问www.thermoscientific.com/wpcaward。 关于赛默飞世尔科技赛默飞世尔科技（纽约证交所代码： TMO）是科学服务领域的世界领导者。我们致力于帮助我们的客户使世界更健康、更清洁、更安全。公司年销售额接近 110 亿美元，拥有员工约37000人。主要客户类型包括：医药和生物技术公司、医院和临床诊断实验室、大学、科研院所和政府机构，以及环境与工业过程控制行业。借助于Thermo Scientific 和 Fisher Scientific 两个首要品牌，我们将持续技术创新与最便捷的采购方案相结合，为我们的客户、股东和员工创造价值。我们的产品和服务有助于加速科学探索的步伐，帮助客户解决在分析领域所遇到的各种挑战，无论是复杂的研究项目还是常规检测或工业现场应用。 欲了解更多信息，请浏览公司网站：www.thermofisher.cn