友思特案例 | 隐秘而精湛：反射物镜用于激光烧蚀质谱系统-电子发烧友网

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激光烧蚀电感耦合等离子体质谱技术

激光烧蚀电感耦合等离子体质谱（LA-ICP-MS）因其灵敏度和概念简单性而被认为是固体材料成分分析最通用的方法之一。自 1985 年 A. Gray 进行首次可行性研究以来，在仪器进步和智能调谐和校准策略概念的推动下，LA-ICP-MS 在灵敏度、精密度和准确度方面的能力不断提高。因此，LA-ICP-MS 已成为一种广泛的方法，能够对各种材料进行元素和同位素选择性分析，广泛用于地质学、天文学、环境科学、材料科学等领域。

LA-ICP-MS能够对地质样品进行微观分析

LA-ICP-MS（激光烧蚀电感耦合等离子体质谱）是一种强大的分析技术，可直接对固体样品进行高灵敏度的元素和同位素分析。

LA-ICP-MS 首先将激光束聚焦在样品表面以产生细颗粒，这一过程称为激光烧蚀。激光烧蚀被用作元素和同位素分析的采样方法，并取代了在酸溶液中消解固体样品通常所需的传统费力程序。激光烧蚀取样用于化学分析的优点包括无需样品制备、无浪费、样品要求最低、无真空要求、样品分析周转时间短、空间（深度和横向）分辨率以及化学映射。然后将烧蚀的颗粒输送到ICP-MS仪器的二级激发源，以消化和电离采样质量。随后将等离子体炬中的激发离子引入质谱仪检测器进行元素和同位素分析。

LA-ICP-MS 系统的典型构造

LA-ICP-MS 系统组成

LA-ICP-MS 系统的基本布局由脉冲激光源、光束传输光学器件、在大气压下操作的密闭采样池、传输管线和 ICP-MS 检测器组成。根据所选的 LA 方案和要分析的材料，在烧蚀过程中会释放出团簇、颗粒和聚集体的异质混合物，这有时会导致“不具代表性”的采样，除非采用基质匹配的校准标准。为了抑制MS检测前ICP内部形成的分子干扰物的发生，并提供痕量元素定量所需的最佳离子产量，仅使用氩气和氦气等惰性气体作为气溶胶载体。

集成显微镜的LA-ICP-MS 系统

在这个应用中，激光剥蚀通常使用光纤激光器或纳秒 DPSS 激光器完成，深紫外光准分子激光在该系统中尤为常见，通常采用193nm波长，特别适用于较薄、精密或热敏的材料。而激光的聚焦与光斑观察的实现通常利用集成于系统一身的光学显微镜来实现，通过光学物镜将激光聚焦于被测样品上，集成的显微镜物镜（光束传输光学器件）的选择对于聚焦效果是十分重要的。

反射物镜

常规显微镜物镜采用的是折射式物镜，当光线通过显微镜时，物镜的折射式设计能让光学元件将光线折射或弯曲。每个光学元件的表面都镀有增透膜，其作用是减少背部反射，并改善整体光通量。对于普通的光学镜片，紫外光在折射镜片中存在明显的衰减，这对于激光烧蚀的应用是存在明显影响的。

有限远与无限远共轭的反射物镜光路示意图

友思特BOS反射物镜，通过给镜片的表面镀金属膜，使得光纤并不通过镜片折射，而是在表面直接反射，从而让光线传输或聚焦。通常称具有两片共球心反射球面组成的物镜结构为施瓦兹物镜（Schwarzschild Objective，简称 SO）。施瓦兹物镜结构是最早应用于显微研究领域的反射物镜，反射显微技术的后续发展都是在施瓦兹物镜结构基础上开展的。

友思特反射物镜的优势

相对于折射物镜，反射物镜具有一些独特的优势：

反射物镜是无色差的，既没有轴向色差也没有横向色差；

理论上，反射物镜可以应用于任意的波谱范围，前提是该波段有对应的反射膜，而折射系统却受限于材料在不同谱段的透过率及折射率；

反射球面产生的像差要小于折射透镜产生的像差；

反射成像系统结构简单，容易加工制作，易于扩展到大口径尺寸。

反射物镜的金属膜反射率

在反射物镜中，常用的金属薄膜包括金膜、银膜、铝膜以及DUV铝膜，其对光谱范围的反射率各不相同，根据使用的光谱范围选择即可。针对于紫外(<300nm)范围的光，DUV铝膜具有较高的反射率，适合使用紫外波段激光作为烧蚀激光的LA-ICP-MS 系统。

反射物镜：激光烧蚀系统镜头的不二之选！

友思特BOS反射物镜是Coherent Geolas激光烧蚀系统的标准镜头，标准显微镜接口，5003-1904型号可集于激光烧蚀系统中的显微镜上，助力实验室科学研究。

友思特反射物镜的型号一览

更多型号可广泛应用于传统的显微镜和光束传输系统。凭借独特的无色差性质，反射物镜在需要双波长操作的情况下表现得尤其出色，例如对准可见光束以使用 IR 或 UV 光束激光器。

其他用途包括：FT-IR 显微镜、紫外计量与显微镜、半导体晶圆检测、光学显微镜、光刻、薄膜测量、激光光束传输系统、激光钻孔和蚀刻、产品打标、激光泵浦、热成像显微镜等。

审核编辑黄宇

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