FireFly LIBS 元素分布成像快速分析系统

生物地球化学的数据常作为海洋环流、冰川/间冰期气候、人为气候变化等的环境研究手段。贝壳生命周期中的元素变化能够反映当时的环境状况。贝壳的主要成分是碳酸盐，故而经久不腐。同时，贝壳化石分布广泛，在地质、考古、古气候的研究中，从低海拔到高海拔区域都常有发现，非常适合应用于古环境研究。

对于宝石、古董文物、古建筑等样品，LIBS 技术能够在几乎对样品无损伤的情况下对元素进行定性、定量、空间分布分析，从而鉴定其成分、年代、工艺、维护情况、环境作用、产地、杂质及真伪，在此领域迅速广受青睐。

微塑料的生物毒理效应近年为人们所关注，但其颗粒大小及可溶有机质的潜在毒理机制仍亟待了解。暨南大学环境污染与健康广东重点实验室和加拿大环境与气候变化研究院合作，研究微塑料悬浮液的颗粒大小、电荷、有无腐殖酸等因素对斜生栅藻的影响，认为微塑料大颗粒的危害在于阻挡光传播从而影响微藻光合作用，小颗粒的危害在于吸附于微藻表面从而破坏细胞壁，腐殖酸可附着于微塑料表面而降低小颗粒微塑料的吸附作用，从而减轻其毒害。该研究结果为微塑料毒害评估提供了有力依据，于2020年发表于《Environmental Science & Technology》杂志上。

CEITEC（欧洲工程技术中心）的Lightigo公司与捷克国家塑料集团合作，开发了新一代的FireFly LIBS元素分析系统，有效解决了塑料有害重金属检验中的上述问题；并且与ICP-OES数据对比，证实了该系统的稳定可靠性，是替代传统元素分析方法的重要可行方案。

易科泰生态技术公司Ecolab®实验室，与布尔诺科技大学和CEITEC激光光谱与化学分析实验室及其成果转化LightiGo合作，可以为您客户定制适配于您的专属LIBS元素分析平台！

2020年7月1日，LIBS国家标准（GB/T-38257-2019）正式实施。7月23日12时41分，我国的天问一号火星探测器成功进入预定轨道，开启了中国火星探测之旅，迈出我国行星探测的第一步。其中将完成火星土壤元素测量的任务的，便是火星车所搭载的LIBS元素测量系统。

北京易科泰生态技术公司提供LIBS元素分布成像与叶绿素荧光成像综合技术方案，全面研究植物对重金属污染的生态响应与生态毒理学、重金属迁移与聚集效应、种子萌发检测分析等。

本研究中，Lightigo团队应用LIBS技术，通过样品的原子发射谱线分析，对大肠杆菌、CCM4223金黄色葡萄球菌、CCM 4750金黄色葡萄球菌（MRSA -甲氧西林耐药）、CCM3953金黄色葡萄球菌- (MSSA-甲氧西林敏感)、葡萄球菌、假中间葡萄球菌，共6种细菌实现了快速自动检测和分类。

Lightigo是欧洲工程技术中心（CEITEC）的唯一衍生公司，公司成员均为布尔诺大学激光光谱与化学分析实验室的科研人员。实验室起始于1997年，在LIBS应用技术研发领域具有近20年的深厚经验，其研制生产的Sci-Trace LIBS元素分析系统获得捷克国家2016年年度最佳合作奖冠军。而在此之前，Lightigoe团队曾在欧洲LIBS元素分析大赛中斩获第一名的优异成绩！

大量元素和微量元素的分布成像数据，可为人类和动物健康、病毒和病理、古生物学研究提供非常关键的信息。但是传统分析方法例如ICP-MS等，局限于只能得到样品整体的总元素信息，而非成像分布。LIBS技术则突破了这一局限，能够对样品表面元素进行定性定量的高分辨率甚至微分辨率成像研究; 并且能够对包括轻元素在内的全元素同时进行快速、实时分析，无须预处理、实验成本低，从而“掀起了化学分析方法的革命”。

食品检测行业需要对食品中的元素种类、含量和分布进行检测。比如乳清掺假、肉类掺假、肉的种类来源、小麦粉质量、面粉中灰分含量、烘焙食品中的盐含量、有机蔬菜和传统蔬菜区分、根据饱和脂肪酸含量做植物油分析等。应用非常广泛，举不胜举。传统的元素分析方法，比如AAS或者ICP-MS等，对于食品检测，困难在于样品制备复杂繁琐、引入其它复杂或者有害的化学物质、不能原位在线检测、不能对于元素分布情况做Mapping分析。因此食品行业和政府监管部门迫切需要寻找一种快速灵敏、可原位检测、不会引入新杂质的方法。而LIBS作为最具前景的元素分析技术，其不可替代的优势如下：1、较XRF技术无法检测轻元素的遗憾而言，LIBS可以检测所有元素;2、样品无须预处理, 固体、液体、气体样品都可直接检测，实时分析;3、单次测量即可同时定性、半定量检测元素周期表中所有元素;4、测量速度可达1秒钟20次;5、可进行样品表面或者剖面mapping，检测并分析元素的空间及密度分布;6、对样品几乎无损伤无消耗，尤其适合珍贵和活体样品;7、可原位远距离测量，适合极端或者危险环境元素检测。

当前癌细胞检测通常应用免疫组织化学(IHC)和免疫细胞化学（ICC）方法，需要使用纳米粒子标记之后在光学显微镜下检测。但是可用的标记种类少、多路复用能力差限制了该检测方法的效果。Tag-LIBS技术使用上转换纳米颗粒（UCNPs）进行标记，信号强度高、可多元素同时检测因而多路复用能力强，因此可代替IHC和ICC方法。

当前传统的矿物测定方法数据准确应用广泛，但是成本、人力及时间耗费高。为了满足开采策略和方法的新要求，矿物分析需构建高质量数据库，必须速度快、费用低，反而对准确度要求不高。近年来，包括HSI（高光谱成像技术）、LIBS（激光诱导击穿元素光谱分析技术）等在内的光谱成像技术日渐广泛地应用于矿物的种类识别和定量分析，由于非常契合上述数据库构建的要求，因而开启了岩相学和矿物学研究的新路径，为地理、构造地质、矿物、矿产勘查和加工等科学领域中的复杂过程研究提供了强大技术支撑。近日，我国“祝融号”火星车在火星乌托邦平原着陆区便是利用短波红外光谱等技术发现类似沉积岩的板状硬壳层富含含水硫酸盐等矿物。本文将介绍德国联邦地球科学和自然资源研究所（Wilhelm Nikonow et al.,2019）应用HSI、LIBS元素分布成像等光谱图像融合技术开展的矿物特征及岩相学分析研究，旨在为地球化学和矿物学科研工作者提供应用参考。

LIBS技术对矿石、地质、古环境的元素分析应用现阶段已经愈见成熟，我国LIBS国标于2020年7月正式实施。LIBS技术具有能够分析轻元素、无须样品制备、测量成本低、速度快、可以进行元素分布成像的独特优势，人称LIBS技术“掀起了化学分析的革命”，现阶段被越来越广泛的用作传统分析方法的替代技术。

德国联邦地球科学与自然资源研究所以及不莱梅大学的研究人员Kerstin Kuhn等人综合运用激光诱导击穿光谱技术（LIBS）、ITRAX CoreScanner样芯元素扫描分析技术（XRF）对矿产资源勘探的3个尾矿样本（Drill Core）进行成像分析研究。

矿物岩石的研究中，传统的地学分析仪器对于贫矿石元素检测较为困难：例如光学显微镜、电子探针、电子扫描显微镜、LIF或XRF技术等。主要原因是矿物中的金属相较小（μm），或者其中的胶态组分中元素难以检测，或者二者兼有；并且要经过相当复杂的预处理。此外，这些传统地学分析仪器不能进行原位测量或者非接触式测量。而LIBS元素分析技术，是当前克服上述困难最为有效的、满足实验需求并且最具有应用前景的技术。此外，无须样品预处理、实验方法快速简便，可以同时检测元素周期表中所有元素，灵敏度高，可以对元素的样品表面空间分布做Mapping---都是传统方法无法比拟的优势。