手持激光光谱仪LIBS,现场化学无处不在

小编



拉塞尔·哈蒙博士,北卡罗来纳州立大学海洋、地球和大气科学系兼职副教授

拉塞尔·哈蒙:对LIBS未来的展望

赛普司SciAps在几年前推出了真正的便携式手持设备,但是拉塞尔博士·哈蒙在LIBS实验室工作了20多年的地球化学家说,赛恩谱斯SciAps Z系列的实时快速分析能力为该领域的化学分析树立了新的标准。他的新任务是传播消息。

‍地质学的圣杯

‍Russell Harmon在LIBS实验室的工作范围从检测油漆和土壤中的铅,到爆炸物检测和地雷外壳分析单位美国陆军研究实验室与Richard Hark博士等合作伙伴一起将“地球化学指纹”概念应用于冲突矿物,以确定它们的开采地。在他职业生涯的早期,他花了十年时间研究安第斯山脉的火山。在此期间,在熔岩流序列中收集了数百个样本,并通过昂贵且耗时的技术运回实验室进行分析,以找到少数具有重要化学特征的样本。Harmon说:“如果有一台分析仪可以在现场告诉我们,这样我们只需要带回10个样本,而不是数百个样本,那就太好了。”。Harmon说:“所以当我开始与LIBS实验室合作时,我知道这可能是地球化学分析领域的‘圣杯’,一旦进入手持形式,就像最近XRF发生的那样。

‍几秒钟内的地球化学指纹

‍2010年代中期,随着真正的便携式手持LIBS的出现,哈蒙博士开始使用LIBS实验室来说明指纹识别对于地质学界的潜力。“我看到野外便携式XRF装置刚刚开始进入市场,我知道手持式LIBS技术迟早会在地质学领域成熟,”Harmon说。到2010年,对小型化LIBS组件的兴趣增加了,导致了火花OES和“盒子里的LIBS”——基本上是一个装满仪器的手提箱被带到现场——直到2015年,赛普司SciAps开发了手持LIBS Z-903。突然间,他和他的同事们终于可以现场演示手持LIBS的应用了。哈蒙已经将赛恩谱斯SciAps技术应用到他的大部分研究中,例如鉴定博物馆收藏的矿物——例如,一天内轻松完成200多项石榴石分析。哈蒙说:“想象一下,这些世界级的机构手头有一台LIBS,在样品和艺术品进来时对它们进行测试,以验证它们的标签分类或区分赝品和真品。”“LIBS也可以用于博物馆展示,作为吸引游客的一种方式,或者游客可以使用LIBS询问展览中的一组样品,以识别它们是什么。”

开源放大器

‍虽然哈蒙博士写了他的研究,并在科学杂志上发表了许多文章,但他并不满足于LIBS的研究人员只在光谱杂志上发表文章。他的任务是通过在这些学科的杂志上发表文章,让地质学家和考古学家意识到LIBS分析的好处。“令人沮丧的是,LIBS分析社区的科学家在他们的专业社区期刊上发表了各种关于LIBS地质和考古应用的有趣应用。因此,关于可能应用的信息往往不会到达潜在的用户群体,即那些可以从实验室或野外的实时快速分析中受益的人。哈蒙说:“这些社区的大多数科学家不熟悉最先进的分析技术,因此他们在这方面通常落后于形势。”他认为分析社区有责任接触用户社区。“但它通常在这方面做得不太好。所以这就是我想做的。”哈蒙博士带着这个目标继续写关于手持LIBS的文章。

商展大师

‍众所周知,哈蒙在地球科学会议和贸易展上加入赛普司SciAps,称赞赛恩谱斯SciAps手持式LIBS和XRF分析仪的优点。“手持分析仪的野外工作不会取代详细的实验室工作,但它们将帮助我们更好地收集样本,并了解我们在野外看到的东西。这是无可替代的,”哈蒙说。有四五次,他帮助赛普司SciAps搭建了一个展位,会议期间每天都有不间断的交通。在许多情况下,人们都在等待或稍后回来近距离观看这项突破性的技术和适合用户的演示。“我并不感到惊讶,因为这些都是新工具,即使是主要是地球化学家的人也不一定知道它们,”哈蒙说。他说,他能接触到的人越多越好。

‍环保局,你能听到我吗?

‍哈蒙也希望进军环保领域。在现场实时获得答案可能会改变污染土壤清理和修复监测的实施方式。Harmon知道,使用LIBS和XRF(因为使用这两种分析仪,可以有效地分析轻元素和重元素)作为监测土壤的工具,可以显著降低污染土壤分析和清理后验证监测的时间和成本。问题是监管机构不愿接受新技术。“即使我们现在有更快、更好、更便宜的工具,也不改变标准协议是一种既得利益。Harmon说:“有时看到这一巨大应用的潜力令人沮丧,但我们不能打破它,因为EPA法规要求在现场使用特定的样品收集方法,随后在实验室使用分析协议。“当我们可以用手持分析仪穿越整个区域并立即获得答案时,为什么还要维护这些耗时且昂贵的协议?”

‍手持LIBS,永远是糖果店里的小孩

‍尽管哈蒙已经在实验室和博物馆与赛普司SciAps LIBS合作了五年多,但直到今年六月,他才能够带着教授购买的手持LIBS分析仪进入现场刘易斯·欧文北卡罗来纳州立大学海洋、地球和大气科学系主任,负责分析莫哈韦沙漠的岩石清漆。“我就像一个在糖果店的孩子,”哈蒙描述在加利福尼亚的野外工作时说。今年秋天,哈蒙希望和欧文一起旅行,理查德·哈克,以及史密森尼学会国家自然历史博物馆的迈克尔·怀斯和LIBS一起去北卡罗来纳山区。“我们希望对这些山脉中的锂宝石原料进行一些勘探。哈蒙说:“这太令人兴奋了。哈蒙和哈克也将继续他们对加州黑曜石和黑曜石文物的研究。“这是一个关于黑曜石来源鉴别和追踪文物来源的项目,从而了解贸易路线,看看土著人如何在美国西部进行商品交易,”哈蒙说。二十年前,哈蒙博士对LIBS的未来有一个愿景,这个未来就在眼前。“感谢赛普司SciAps创造了手持式LIBS。我已经等了很久了,”哈蒙说。现在,他正尽最大努力将科学界的其他人和他一起带入21世纪。