王皓宇 陳 莎 殷鵬鯤 林慶宇 王 旭* 段憶翔*

(四川大學 生命科學學院1， 機械工程學院2， 成都 610065)

1 引 言

微波等離子體炬原子發(fā)射光譜法(Microwave plasma torch atomic emission spectrometry, MPT-AES)是基于MPT光源[1]發(fā)展而來的原子發(fā)射光譜分析技術。常用的電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法(Inductively coupled plasma-atomic emission spectrometry, ICP-AES)需要9～20 L/min的氬氣氣流以及1000～1500 W的功率維持等離子體，而MPT-AES僅需大于0.7 L/min的氬氣氣流，維持功率低至數十瓦，操作成本低廉， 設備便攜，可用于現場檢測。

激光燒蝕(Laser ablation, LA)是將聚焦后的激光照射在固體樣品表面，通過光熱效應、光化學效應或二者的同時作用在焦點區(qū)域熔化、蒸發(fā)或直接汽化固體樣品，并形成樣品蒸氣或樣品顆粒的氣溶膠的取樣技術，無需對樣品做復雜的化學前處理，常用于ICP-AES進樣。目前，MPT-AES檢測固體樣品需要使用物理浸出、濕法消解或微波消解等方法將樣品轉化為溶液。 由于MPT氣體溫度較低，去溶效果不佳，霧化后的濕氣溶膠須再經濃硫酸吸收或水蒸氣冷凝等方法去溶后再進入MPT[2～8]。固體樣品的消解花費大量時間和精力并使用可能造成環(huán)境污染的強酸和強堿，而額外的去溶系統(tǒng)進一步增加了進樣系統(tǒng)的復雜性，增加了操作難度。將方便易用的LA技術與MPT-AES聯(lián)用可有效降低系統(tǒng)的復雜程度，提升裝置可靠性，而整套系統(tǒng)的使用成本也低于LA-ICP-AES，但目前尚未見到相關報道。

燒蝕室是LA系統(tǒng)的關鍵組件。LA-ICP-AES對固體樣品大小有一定限制, 以便將樣品整體放入燒蝕室, 保證氣密性，燒蝕室內部體積通常在14～140 cm3之間，樣品多為壓片或小塊固體[10～19]; 激光需連續(xù)燒蝕樣品0.5～2.0 min, 使樣品顆粒彌散在燒蝕室中, 以便被載氣帶走，更換樣品檢測位置或更換新樣品時則需要載氣長時間清洗燒蝕室中殘余樣品顆粒[9,10,13,19,20]。為了克服LA的以上缺點，本研究組經研究和改進，研制了一種新型Z形激光燒蝕室，該燒蝕室通過與待測樣品的平整表面緊密貼合, 實現密封，僅要求樣品具有3 mm×2 mm的平整表面，不限制樣品大小。燒蝕室內部尺寸與載氣輸送管道內徑相近，體積僅為0.04 cm3，清洗時間低至0.5 s。使用LA技術大幅降低了MPT-AES對固體樣品處理要求，單次檢測約需30 s，明顯優(yōu)于常規(guī)LA-ICP-AES系統(tǒng)?；诖藰悠肥覙嫿ǖ腖A-MPT-AES系統(tǒng)對火成巖樣品中12種元素的檢出限為μg/g～ng/g級，分析同類標準巖石樣品的測量值與理論值吻合。本系統(tǒng)靈敏度與LA-ICP-AES相當甚至更優(yōu)[10,22,23]，操作成本低，具有應用于其它場合的潛力。

2 實驗部分

2.1 儀器與試劑

全固態(tài)微波源(優(yōu)研電子技術有限公司); LZT-4T浮子流量計(余姚市遠大流量儀表有限公司); 109P0412J3013散熱風扇(日本SANYO DENKI公司); ALTEX-LR準分子激光器(德國ATL Lasertechnik公司); TFMHP-25.4C05-193激光反射鏡(日本SIGMA KOKI公司); Φ12.7F50紫外熔石英聚焦鏡(激光聚焦，上海霍達光電科技有限公司); PCX1801紫外熔石英聚焦鏡(信號收集，武漢優(yōu)光科技有限責任公司); UV400光纖(德國LTB Lasertechnik Berlin公司); ARYELLE200中階梯光譜儀(德國LTB Lasertechnik Berlin公司); iStar DH-334T ICCD檢測器(英國Oxford Instruments公司); DG535延時脈沖發(fā)生器(美國Stanford Research Systems公司); UPD-200-UD超快光電檢測器(德國ALPHALAS公司); PFD10-03-F01 D形反射鏡、WG41050紫外熔石英窗片(美國Thorlabs公司)。

Cu(分析純，絲狀，直徑1 mm，天津市北辰方正試劑廠); Cu(分析純，片狀，厚0.2 mm，天津市光復精細化工研究所); CaCO3(分析純，成都金山化學試劑有限公司); 聚乙烯微粉(分析純，上海陽勵機電科技有限公司); 花崗巖成分分析標準物質GBW07103、安山巖成份分析標準物質GBW07104、頁石成分分析標準物質GBW07107、花崗質片麻巖成分分析標準物質GBW07121(中國國家標準中心); Ar氣體(99.999%，四川潤泰特種氣體有限公司)。

2.2 實驗方法

圖1 激光燒蝕微波等離子體炬原子發(fā)射光譜系統(tǒng)結構示意圖Fig.1 System structure diagram of laser ablation microwave plasma torch atomic emission spectrometry (LA-MPT-AES)

2.2.1 樣品準備本研究制作了用于探究最佳燒蝕條件的CaCO3-聚乙烯粉末壓片和用于考察聯(lián)用系統(tǒng)性能的GBW07104、GBW07103、GBW07107和GBW07121的聚乙烯粉末壓片。按質量比稱取壓片組分共2 g，在瑪瑙研缽中研細，用8 MPa壓力保壓30 s，壓制成直徑20 mm的片狀。CaCO3和聚乙烯粉末的質量比為1∶1、1∶3、1∶7、1∶15、1∶31，共5組; GBW07104與聚乙烯粉末的質量比分別為1∶9、2∶8、3∶7、4∶6和5∶5，共5組; GBW07103、07107和07121分別制作與聚乙烯粉末的質量比為1∶9的壓片。

2.2.2 光譜獲取方法LA-MPT-AES裝置結構如圖1所示。MPT炬管為黃銅制成的三管同軸結構，外管(內徑22.4 mm，)和中管(外徑8 mm，內徑6 mm)間有調諧活塞用于反射微波及調整反射距離，中管通維持氣(0.5～1.5 L/min)，內管(外徑2.5 mm，內徑1.5 mm)通載氣(0.2～0.8 L/min)，兩種氣體均為高純氬氣。微波源(2450 MHz， 0～300 W)產生的能量通過同軸電纜耦合進入炬管, 所產生的等離子體用不銹鋼罩屏蔽。調整激光聚焦透鏡位置，開啟193 nm激光(0～6 mJ)燒蝕樣品。部分激光由D形鏡反射到光電檢測器并觸發(fā)延時脈沖發(fā)生器控制ICCD曝光。激光燒蝕樣品產生的固體顆粒經過T0通過200 mm管道進入MPT并在時長T1內連續(xù)產生光信號，由位于等離子體頂部的信號收集透鏡(設有冷卻風扇防止透鏡溫度過高)匯聚到端面位于透鏡焦點的紫外光纖中并耦合進入中階梯光譜儀。調整延時脈沖發(fā)生器在觸發(fā)后經T0產生長T1的脈沖，脈沖持續(xù)期間ICCD曝光，最大程度降低MPT產生的背景信號，由光譜儀配套Sophi軟件獲得光譜。

2.2.3 信號處理方法在樣品的同一點連續(xù)采集12張光譜，將光譜全部相加即得到樣品在該點各元素的相對強度。在同一樣品的不同位置至少取樣3次，以減小因固體樣品制備時混合不均勻所產生的影響。

3 結果與討論

3.1 新型燒蝕室

共制作了4種燒蝕室，驗證了通過樣品平整表面與燒蝕室開口緊密貼合完成燒蝕室密封的可行性，并逐步優(yōu)化結構，減小燒蝕室內部載氣氣流無法經過的死體積，提升顆粒傳輸效率，增加燒蝕的穩(wěn)定性。

3.1.1 方形燒蝕室已報導的燒蝕室內部體積固定，對樣品大小有限制，放入不同大小的樣品會改變燒蝕室中剩余的體積，對流經燒蝕室的氣體流速有影響，樣品厚度不同時, 需要通過調整聚焦透鏡或樣品臺的高度完成對焦，系統(tǒng)較為復雜[9～18]。為了降低制作難度并避免以上問題，參考Engel等[21]的電火花燒蝕室制作了方形激光燒蝕室，結構見圖2A。該燒蝕室通過在厚2.5 mm的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)板上加工邊長2.5 mm正方形通孔制得，通孔一端以熔石英窗片密封覆蓋，另一端用待測樣品的平整表面(粗糙度優(yōu)于Ra 0.1)覆蓋并施以適當壓力壓緊，實現密閉。燒蝕室內壁有直徑1.5 mm的氣流出入口，使用浮子流量計同時檢測進出燒蝕室的氣體流量，測得氣體傳輸損失小于2%。保持裝置其它條件不變，以分析純銅箔為樣品，取Cu 324.7 nm處的相對強度，測得該樣品室的RSD為44.9%(n=10)。

樣品表面與燒蝕室外壁的緊密貼合，可以實現較好的氣密性，對樣品的體積不再限制，燒蝕室內部體積縮減到約0.015 cm3，大幅減小了燒蝕顆粒的擴散范圍，縮短了清洗時間。由于樣品表面始終處于燒蝕室的同一位置，激光的對焦過程非常簡單：首次調整好焦點位置后，即使更換樣品也不用再做調整。由于僅需將樣品平面暴露在燒蝕室中而無需將樣品放入燒蝕室，燒蝕室內部的體積不會改變，保證了檢測不同樣品時燒蝕室內部氣流狀態(tài)的一致性。但根據燒蝕室的結構，載氣出入口尺寸與燒蝕室相比太小且為圓形，氣流無法經過方形燒蝕室的所有角落，燒蝕產生的樣品顆?？赡鼙粺g室出口的端面阻擋, 或在產生后就落入燒蝕室的邊角并沉積下來，難以進入載氣，這使得燒蝕顆粒的輸運效果不穩(wěn)定，信號的穩(wěn)定性因此大幅降低。

3.1.2 T形燒蝕室為了消除燒蝕室內載氣氣流無法經過的空間，制作了T形燒蝕室，結構如圖2B所示。該燒蝕室由內徑1.5 mm的聚丙烯(PP)等徑直三通改造而成，同軸相對的一組出入口作為載氣通道，從垂直口放入端面平整的分析純銅絲作為試驗樣品，使銅絲端面與載氣通道的內壁平齊并保證垂直口密封，在垂直口正對的管壁上開孔并鑲嵌熔石英窗片便于激光射入。保持裝置其它條件不變，測得該樣品室的RSD為22.7%(n=10)。顯然，載氣可流經燒蝕室的絕大部分空間，燒蝕顆粒沉降的可能性大幅減小，有效提高了信號穩(wěn)定性。但樣品銅絲與垂直口的管壁間有間隙，燒蝕顆粒可能進入并積存在此處。該燒蝕室的另一個問題是窗片和樣品表面間隔太小，準分子激光極易因聚焦后過大的能量密度損傷窗片，因此仍需做進一步改進。

3.1.3 Y形燒蝕室為了增加激光在燒蝕室內的行程從而避免損傷熔石英窗片，制作了Y形燒蝕室，結構見圖2C。該燒蝕室由內徑2.2 mm的PMMA等徑斜三通改造制成，同軸相對的一組出入口作為載氣通道，傾斜口端面鑲嵌熔石英窗片，傾斜口正對的管壁上開小孔，置入端面平整的分析純銅絲樣品使其與管壁內側平齊并密封。保持裝置其它條件不變，測得樣品室的RSD為6.6%(n=10)。

燒蝕室窗片與激光焦點之間的距離增加至9 mm，這使得通過窗片的激光光斑比T形燒蝕室大36倍，激光能量密度達到窗片損傷閾值前激光的總能量， 相較于T形燒蝕室得以大幅提高，較大的剝蝕量可以降低樣品表面不均一等細微不同對剝蝕結果的影響。樣品表面與傾斜口入口有一定距離，燒蝕顆粒不易進入，基本只能被載氣直接帶走，提高了燒蝕顆粒的傳輸效率。但顆粒進入傾斜口沉降的可能性依然存在，且該燒蝕室對樣品的尺寸要求十分苛刻，因此需要進一步改進。

3.1.4 Z形燒蝕室設計的Z形燒蝕室如圖2D所示。燒蝕室主要由外徑3 mm、內徑2 mm的PMMA管道切割粘接為Z字形，并用厚2.5 mm的PMMA板加固而成。熔石英窗片粘接在管道的第一個轉角處，斜45°切開管道的第二個轉角處并加工出具有平整的表面的開孔用于貼合樣品表面(圖2E)。燒蝕時，激光以低于10 mJ/mm2的能量密度經窗片進入燒蝕室，與載氣氣流同向傳輸13 mm后到達樣品表面。燒蝕產生的蒸汽羽運動方向與載氣相反，產生的顆粒將被氣流推回并隨載氣運走。保持裝置其它條件不變，檢測分析純銅箔，測得該樣品室的RSD為1.2%(n=10)，性能優(yōu)異。此燒蝕室將用于LA-MPT-AES的構建。

圖2 燒蝕室結構示意圖：(A)方形燒蝕室; (B)T形燒蝕室; (C)Y形燒蝕室; (D)Z形燒蝕室;(E)Z形燒蝕室照片Fig.2 Schematic diagram of ablation chamber: (A) Square ablation chamber; (B) T-shaped ablation chamber; (C) Y-shaped ablation chamber; (D) Z-shaped ablation chamber; (E) Photograph of Z-shaped ablation chamber

3.2 MPT操作條件的優(yōu)化

優(yōu)化了載氣流速、維持氣流速及微波功率三項參數。前兩者共同影響燒蝕顆粒在等離子體中停留的時間，后者決定了等離子的溫度和激發(fā)能力。在確定以上參數后，測定了燒蝕顆粒運輸時間t0和信號維持時間t1，同時得到了燒蝕室清洗時間。

3.2.1 載氣流量的優(yōu)化載氣負責運輸激光燒蝕產生的樣品顆粒，其流速對燒蝕顆粒經過MPT的時間有顯著影響。使用質量比1∶1的CaCO3-聚乙烯粉末壓片進行表征。激光頻率100 Hz、燒蝕500 ms、能量2 mJ時，焦點與樣品表面基本重合。選擇0.2～0.8 L/min之間的7個載氣流速探究其對Ca 393.4 nm信號強度的影響。載氣流量從0.2 L/min增加到0.3 L/min時，信號強度緩慢上升，隨后快速下降，氬氣背景信號隨載氣流量增加而穩(wěn)步上升，因此選擇載氣流量為0.3 L/min。

3.2.2 維持氣流量的優(yōu)化微波能量主要耦合在維持氣中，使等離子體得以產生并穩(wěn)定存在，其流速影響MPT的高度，從而影響燒蝕顆粒。保持裝置的其它條件不變，選擇0.5～1.5 L/min之間的11個維持氣流速探究其對Ca 393.4 nm信號強度的影響。維持氣流量從0.5 L/min開始增加時，信號強度逐漸上升，并在0.9 L/min時達到最大，并隨著流量繼續(xù)增加而迅速下滑，在1.3 L/min時再次小幅攀升，隨后繼續(xù)下滑。維持氣流量的增加使氬氣背景信號的強度穩(wěn)步上升，因此，選擇信噪比最高的0.9 L/min作為維持氣流量。

3.2.3 微波功率的優(yōu)化微波功率顯著影響光譜信號的強度。保持裝置其它條件不變，考察微波功率范圍80～280 W之間光譜信號。從80 W增加到240 W過程中，Ca 393.4 nm信號逐漸增強，在240～280 W之間略微波動。隨著微波正向功率逐漸增大，正向功率與反射功率的差值逐漸增大，在240 W達到最大，繼續(xù)提升正向功率時，反射功率以相同速率提升，實際耦合進入等離子體的能量不再變化。故選擇微波功率為240 W。

3.2.4 Z形燒蝕室輸運及清洗時間的確定為了確定Z形燒蝕室中燒蝕顆粒產生后經200 mm管道進入MPT所需時間及單次燒蝕后燒蝕室完全清空的時間，調整ICCD的啟動時間并觀察是否出現Ca 393.4 nm處信號，測得燒蝕顆粒產生后經t0=30 ms進入MPT。Ca的洋紅色焰色易于觀察，錄制檢測時MPT的視頻，逐幀分析確定Ca的焰色持續(xù)出現在t1=1000 ms。其中激光燒蝕時長500 ms，即燒蝕結束后燒蝕顆粒經500 ms全部清空。

3.3 激光燒蝕條件的優(yōu)化

優(yōu)化了激光頻率、單次燒蝕激光累積次數和激光焦點與樣品表面的距離三項參數。激光頻率和焦點位置決定了激光能量的時間密度和空間密度，累計次數則控制了激光的總能量，三項參數均對燒蝕效果有重要影響。由于信號過強會導致ICCD過飽和，需要調整激光能量使信號達到最強而不致飽和，具體能量根據樣品性質單獨優(yōu)化。

3.3.1 激光燒蝕頻率的優(yōu)化保持裝置其它條件不變，激光的頻率取25、50、75、100、150和300 Hz共6個水平，單張光譜均為累積25次得到，t1統(tǒng)一調整為1.5 s，對同一采樣點連續(xù)采集光譜直至Ca 393.4 nm信號相對強度明顯下降。使用顯微鏡觀察樣品燒蝕坑可知, 信號強度下降很可能是因為燒蝕坑過深，燒蝕顆粒無法逸出導致的。由于光束形態(tài)始終相同，推測不同條件下信號強度下降相同比例時燒蝕所達到的深度相同，剝蝕量也相近。

定義單個檢測點獲取的前5張光譜及相對強度大于前5張光譜平均值85%的光譜為有效光譜。若后續(xù)光譜連續(xù)3張不是有效光譜，則記錄最后一個有效光譜的序數，并將所有有效光譜的相對強度相加，同時計算有效光譜的燒蝕總次數及單次燒蝕的平均信號相對強度，結果見表1。由表1可見，隨著激光頻率增加，信號降低速度減緩，可以認為是燒蝕到同樣深度所需的次數增加。雖然單發(fā)激光對信號強度的貢獻減小了，但隨著頻率增加, 達到相同深度時信號總強度明顯提升，說明樣品的激發(fā)效率得到有效提高，因此選擇激光頻率為300 Hz。

表1 激光頻率對燒蝕信號影響的分析

3.3.2 激光累積次數的優(yōu)化保持裝置其它條件不變，激光頻率300 Hz時, 設置累積次數分別為10、50、100和150次，并對比Ca 393.4 nm譜線的相對強度。結果顯示，積累150次時信號強度分別為100次的2倍、50次的3倍、10次的4倍。光譜噪音來源為穩(wěn)定存在的MPT本底噪音，噪音強度隨曝光時間線性增加，由于t1至少為500 ms，計算可知，積累150次時信噪比最佳。另一方面，信號積累次數與信號增強幅度明顯不是線性關系，繼續(xù)增加累積次數，信噪比的提升將不再明顯，且實驗周期將大幅延長。因此選擇激光積累次數為150次。

3.3.3 激光焦點位置的優(yōu)化保持裝置其它條件不變，考察激光焦點與樣品表面距離在樣品表面前1.25 mm至樣品表面后1.25 mm之間信號強度的變化。由于含聚乙烯的壓片在燒蝕時會熔化并凝固形成不規(guī)則形狀，為了便于觀察燒蝕坑的形態(tài)，使用質軟的6061鋁合金塊作為樣品，激光能量1 mJ，測量Al 396.15 nm譜線的相對強度。結果顯示，激光焦點與樣品表面重合時能量最低，焦點與樣品表面相距0.5 mm時信號最強。焦點與樣品表面重合時， 光斑尺寸為0.1 mm×0.05 mm，經顯微鏡觀察得知此時燒蝕坑為小而深的盲孔狀，坑口尺寸為0.18 mm×0.08 mm(圖3A)，內部燒蝕顆粒無法從孔中逸出，信號減小。焦點與樣品表面相距0.5 mm時，激光有一定程度散焦，光斑尺寸為0.4 mm×0.2 mm，燒蝕坑為0.42 mm×0.25 mm的淺坑狀(圖3B)，燒蝕顆粒容易釋放，信號增強。繼續(xù)散焦，則導致能量密度下降，燒蝕顆粒數量減少，信號再次減弱。因此， 選擇激光焦點與樣品表面距離為0.5 mm。

圖3 鋁合金燒蝕坑照片：(A)焦點與表面重合; (B)焦點在表面前0.5 mmFig.3 Photographs of aluminum alloy ablation pit: (A) the focus coincides with the surface; (B) the focus of 0.5 mm in front of the surface

3.4 信號收集方法的優(yōu)化

3.4.1 觀測方法的確定保持裝置其它條件不變，選擇C 247.8 nm譜線、Ca 393.4 nm和422.7 nm譜線對比軸向和徑向觀測的信號相對強度。結果表明，徑向觀測無法檢出C的譜線，軸向觀測可檢出C的譜線，393.4 nm譜線信號強度為徑向觀測時的4倍，422.7 nm譜線的強度相似。這說明不僅是不同元素的譜線，同一元素的不同波長的譜線也并非在MPT的同一高度激發(fā)。軸向觀測時有很強的MPT本底背景，但此背景十分穩(wěn)定， 易于處理，因此選擇軸向觀測。

3.4.2 光纖與透鏡距離的確定保持裝置其它條件不變，對比光纖端面與透鏡光心距離45、50和55 mm時CaCO3-聚乙烯粉末壓片標準曲線的線性相關系數R2。45、50和55 mm對應的R2分別為0.7723、0.9986和0.9506。光纖端面位于透鏡設計焦點時， 透鏡能夠最均勻地收集到MPT中各個位置產生的信號，校準曲線具有最佳線性，故選擇光纖端面與透鏡光心距離為50 mm。

3.5 分析性能

經優(yōu)化后單張光譜獲取條件為：準分子激光頻率300 Hz，累積150次，焦點在樣品表面前0.5 mm，t0=30 ms，t1=1000 ms，MPT微波前向功率240 W，維持氣流量0.9 L/min，載氣流量0.3 L/min，軸向觀測，以下實驗激光能量均為1 mJ。

單個檢測點獲取12張光譜并累加，作為該檢測點的檢測結果。

使用安山巖成份分析標準物質GBW07104的梯度濃度聚乙烯壓片考察了LA-MPT-AES對12種元素的分析性能。單張空白光譜如圖4A所示，在300～350 nm之間有N2與OH等空氣分子的發(fā)射譜帶，650～850 nm之間為Ar的原子發(fā)射譜線。檢測GBW07104 10%壓片的單張光譜見圖4B，元素特征譜線非常清晰。

圖4 檢測光譜圖： (A)空白背景; (B)GBW07104Fig.4 Detection spectra of (A) blank background and (B) GBW07104

標準曲線的相關系數均大于0.95，檢出限(LOD)由3s/m公式計算，s為11次空白值的相對標準偏差，m為標準曲線斜率，結果見表2。表2同時列出了部分元素的LA-ICP-AES檢出限。方法重現性由11次平行測定50%質量壓片的相對標準偏差(RSD)體現，為3.7%～9.1%，檢測點為直線排列，兩點間距離均為1 mm。以上結果表明，LA-MPT-AES有與LA-ICP-AES相同乃至更優(yōu)的靈敏度，重現性也令人滿意。

對此實驗的壓片燒蝕坑進行了顯微觀測。激光與樣品表面夾角為45°，經12次燒蝕后形成的燒蝕坑形狀類似斜截圓錐體。由于激光光斑為長方形，此圓錐體有橫向加寬。計算得燒蝕坑體積約0.09 mm3，燒蝕質量約75 μg，樣品占7.5 μg。各元素絕對檢出限在pg～fg量級。

表2 LA-MPT-AES的檢出限

3.6 火成巖樣品分析

利用本方法分析了GBW07103(花崗巖)、GBW07107(頁石)和GBW07121(花崗質片麻巖)3種火成巖樣品10%質量壓片中的10種元素(n=11)，結果見表3。各元素的檢測結果與理論值符合，相對誤差0.04%～14.32%。

表3 標準參考樣品中不同元素檢測結果

4 結 論

研制了一種Z形燒蝕室，并構建了LA-MPT-AES系統(tǒng)。使用新型燒蝕室的LA-MPT-AES系統(tǒng)可直接對固體樣品進行檢測，無需復雜的化學前處理，對樣品體積無限制，僅要求待測樣品具有大于3 mm×2 mm的平整表面，檢測不同樣品時激光焦點無需反復調整，氣流狀態(tài)完全一致，信號具有良好的穩(wěn)定性。本系統(tǒng)可實現多種巖石樣品中金屬及非金屬元素的定量檢測，檢測速度快(120檢測點/h)，靈敏度與LA-ICP-AES相當，部分元素更優(yōu)，且使用成本遠低于后者。未來將利用本系統(tǒng)對樣品中元素分布的空間差異進行測量，并嘗試分析更加原始的固體樣品，擴大應用范圍，并對此系統(tǒng)的小型化進行探索。