EcoChem 激光年輪元素測量系統(tǒng)

樹木年輪一直是樹木年代學(xué)的主要研究對(duì)象。利用年輪寬度來重建過去上百甚至幾千年的降雨和溫度變化，利用年輪密度分析和年輪中元素濃度的變化來推測過去環(huán)境變化，已成為全球變化研究的重要手段之一。我國從八十年代也開始了利用樹木年輪進(jìn)行環(huán)境污染狀況研究的工作。近年來，年輪元素的研究逐漸興起，我司推出的激光誘導(dǎo)擊穿光譜-EcoChem 激光年輪元素 測量系統(tǒng)作為新的研究方法為分析環(huán)境因子對(duì)樹木生長的影響提供了新的手段，為樹輪氣候?qū)W的發(fā)展開辟了新的領(lǐng)域。

EcoChem 激光年輪元素 測量系統(tǒng)，采用激光誘導(dǎo)擊穿光譜（LIBS）技術(shù)，其固體激光器產(chǎn)生激光作用于樣品表面。當(dāng)激光能量大于樣品擊穿門檻能量時(shí)，在樣品表面形成等離子體。這些等離子體中受激光能量激發(fā)到達(dá)高能態(tài)的樣品物質(zhì)在迅速回遷至低能態(tài)的過程中，發(fā)射出帶有樣品元素種類、含量信息的發(fā)射光譜，這些發(fā)射光譜信號(hào)被智能信號(hào)收集系統(tǒng)收集并傳輸至光譜儀中進(jìn)行分光，再由光譜信號(hào)檢測器進(jìn)行檢測，得到元素信息。該系統(tǒng)目前已應(yīng)用于土壤植物樣品的檢測，重金屬污染檢測，中藥材元素測量與鑒定，種質(zhì)資源檢測與鑒定，寶石分析鑒定，礦物分析等諸多領(lǐng)域。

通過EcoChem 激光年輪元素 測量系統(tǒng)分析測定樹木年輪中Ca、K、Al、Si、Cr、Mn、Fe、Cu、Zn、As、Hg、Pb等多種元素的成分。結(jié)合樹木年輪寬度、密度測定等信息，可以建立樹木年輪表，探求不同樹種生長與氣候因子的關(guān)系，推測過去環(huán)境變化尤其是環(huán)境污染狀況。根據(jù)區(qū)域內(nèi)的氣象資料和同時(shí)期的樹木年輪信息，建立樹木年輪數(shù)據(jù)與氣象數(shù)據(jù)的相關(guān)關(guān)系，并據(jù)此重建典型氣候帶的氣候變化譜，進(jìn)一步揭示氣候變化對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)的影響。

樹木年輪元素光譜信息

樹木年輪重金屬元素，例如Cd、Cr、Cu、Fe、Mn、Ni、Pb、Ti、Zn含量的變化也會(huì)反映土壤及周邊環(huán)境受到污染的影響情況。研究表明城市交通干道行道樹木的金屬元素含量偏高，校園內(nèi)行道樹木的金屬元素含量偏低。這說明交通主干道的重金屬元素污染程度和污染的上升速度明顯高于非交通干道區(qū)域，這一特點(diǎn)與市內(nèi)機(jī)動(dòng)車擁有量快速增長相一致，機(jī)動(dòng)車暴發(fā)式增長是造成市區(qū)主干道重金屬元素污染的主要原因之一。

通過對(duì)樹木元素的測定可以追溯和再現(xiàn)區(qū)域生態(tài)環(huán)境的歷史變遷。Ca，K，Mg等多種元素的分布以及元素之間的相互關(guān)系也是年輪判斷有效性和準(zhǔn)確性的影響因子。還有元素的遷移也有著固定的特征，這為我國今后開展該領(lǐng)域的研究提供了重要的科學(xué)依據(jù)。

    以Ca，K元素為例進(jìn)行測量。激光能量60%，頻率10Hz，激光預(yù)熱時(shí)間10秒，載氣流速0.5L/Min，光斑大小100μm。

松木Ca元素測量與年輪圖像結(jié)果匹配

   針對(duì)樹木不同位置做Ca及K元素的元素分布。結(jié)果如下圖。結(jié)果與年輪圖像匹配，年輪元素含量高低分布明顯。

EcoChem 激光年輪元素測量系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)：

激光系統(tǒng)：

激光能量：200mJ@1064nm，能量輸出0-100%可調(diào)；（25mJ@266nm激光可選）

光斑質(zhì)量控制系統(tǒng)

重現(xiàn)率：20Hz，脈寬<6ns，DI水冷卻系統(tǒng)

光斑大小：50-300μm連續(xù)可調(diào)

激光光閘：自動(dòng)雙光閘，穩(wěn)定控制激光能量和LIBS信號(hào)

激光安全：I級(jí)，有激光鎖定保護(hù)裝置

檢測器：譜寬可覆蓋全部元素測量范圍，可以測量C，P，Mg，Si，F(xiàn)e，Ca，Na，K，N，H，O等元素周期表中全部元素信息，光譜波長精度：±0.08nm ；光譜分辨率0.10nm @400 nm；門延遲時(shí)間0.5ns-1ms。

具有自動(dòng)高度調(diào)整的功能

工作臺(tái)：

全自動(dòng)XYZ行程，XY行程100mm×100mm，Z行程50mm，速度0-10mm/s

XY行程分辨率：0.2μm，Z行程分辨率：1μm

樣品室可通入氦氣或氬氣

操作軟件：

中文軟件界面，包含NIST和ElementLIBS元素識(shí)別數(shù)據(jù)庫?？梢暂p松檢測和識(shí)別元素周期表上的元素并進(jìn)行信息標(biāo)記。軟件還同時(shí)具備如下功能：軟件可針對(duì)所有硬件部件（激光器，光譜儀，三維工作臺(tái)，氣路等）進(jìn)行指令操作，界面友好，操作直觀，使用簡單；內(nèi)置多種打樣方式選擇，包括單點(diǎn)，多點(diǎn)，直線，矩陣點(diǎn)等；具有自動(dòng)聚焦控制，可快速且方便的識(shí)別樣品；可對(duì)系統(tǒng)內(nèi)置的雙鏡頭（全景視野和放大視野）進(jìn)行控制；內(nèi)置PLS，PCR等多種定標(biāo)計(jì)算模型，可快速計(jì)算元素含量；內(nèi)置PCA，HCA等多種計(jì)算模型，可進(jìn)行元素分類分析及溯源；可進(jìn)行元素的分布（mapping）分析；對(duì)氣路進(jìn)行精準(zhǔn)控制；內(nèi)置txt, dat等多種數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換；內(nèi)置國內(nèi)多種常見土壤和植物標(biāo)準(zhǔn)曲線庫，方便用戶參考和調(diào)用。

數(shù)據(jù)處理中心：

專用四核CPU ，16GB內(nèi)存臺(tái)式電腦及27’顯示器

可選配件：

臺(tái)式壓片機(jī)，氦氣或氬氣