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 What is FireFly?

FireFly 是一款用于快速多元素分析和化學(xué)成像的分析儀器

FireFly 采用了激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)（LIBS） —— 當(dāng)今最有前景的元素分析技術(shù)之一

使FireFly適用于所有固體樣品，待測(cè)物無(wú)需前處理，近乎無(wú)損傷測(cè)量，一次測(cè)量可獲取樣品所有元素信息

應(yīng)用領(lǐng)域

• 土壤分析：分析土壤樣本中的元素組成，評(píng)估土壤肥力和污染情況。
• 地質(zhì)勘探：用于巖石和礦物的元素分析，輔助地質(zhì)勘探和礦物成分研究。
• 金屬材料檢測(cè)：分析金屬及其合金中的元素成分，用于材料科學(xué)和質(zhì)量控制。
• 環(huán)境監(jiān)測(cè)：監(jiān)測(cè)環(huán)境樣本（如沉積物、大氣顆粒物等）中的元素，評(píng)估環(huán)境污染。
• 生物材料分析：測(cè)定生物樣本（如毛發(fā)、血液、骨骼、腫瘤等）中的元素，用于生物醫(yī)學(xué)研究。
• 植物分析：用于植物組織中元素含量的測(cè)定，幫助研究植物營(yíng)養(yǎng)狀況和元素吸收分布及植物在重金屬脅迫下的反應(yīng)和耐受性。

技術(shù)原理

利用脈沖激光在待測(cè)樣品表面激發(fā)產(chǎn)生等離子體，通過(guò)等離子體發(fā)射的光譜波長(zhǎng)和強(qiáng)度信息，分別獲得待測(cè)元素的種類(lèi)和含量信息。

FireFly功能特色

• 一次測(cè)量獲取所有元素信息

• Mapping功能獲取元素分布2D成像圖譜

• 自動(dòng)獲取樣品不同深度的元素含量和組成差異

FireFly 規(guī)格

該表包含了通用的系統(tǒng)參數(shù)

定制化配置參數(shù)會(huì)有所差異

FireFly LIBS應(yīng)用于生物免疫化學(xué)檢測(cè)：

圖1. 具有（BT - 474）和不具有（MDA - MB - 231）HER2 受體的細(xì)胞沉淀的 LIBS 成像圖

  利用LIBS技術(shù)對(duì)含釔（Y ll 437.49 nm）元素的標(biāo)記物進(jìn)行2D成像檢測(cè)，以替代免疫組織化學(xué)（IHC）和免疫細(xì)胞化學(xué)（ICC）等傳統(tǒng)癌細(xì)胞標(biāo)記檢測(cè)方法，突破原有生物標(biāo)記檢測(cè)技術(shù)的有用標(biāo)記范圍和低多重檢測(cè)能力的限制，有望利用不同的 NPs 標(biāo)簽實(shí)現(xiàn)生物標(biāo)記多重檢測(cè)等應(yīng)用。

LIBS技術(shù)應(yīng)用于寶石鑒定：

圖2. 左圖為藍(lán)寶石、紅寶石和祖母綠中Be和Al的檢測(cè)；右圖為各種寶石由 FireFly 檢測(cè)到的各元素光譜信息

天然形成的黃色、橙色、粉橙色的藍(lán)寶石很稀有，市場(chǎng)價(jià)格很高。部分人員通過(guò)在氧氣環(huán)境中高溫下將鈹擴(kuò)散到紅寶石和藍(lán)寶石中，形成虛假的變色寶石。利用 LIBS 技術(shù)對(duì)寶石進(jìn)行檢測(cè)，能夠同時(shí)檢測(cè)到每一種感興趣的元素，從而獲得寶石成分的完整信息，可用于真假寶石的鑒定。

圖3. 混凝土樣品CI的校準(zhǔn)模型（氯的濃度范圍為 0.06 wt.% - 1.71 wt.%）

地質(zhì)與礦石鑒定——FireFly檢測(cè)鋰礦空間分布

圖4. 鋰的特征光譜 Li I 610.36 nm 和 Li I 670.78 nm（左圖）；鋰在偉晶巖表面的空間分布（右圖）

鋰可存在于多種礦物中，但僅有一部分在經(jīng)濟(jì)上可用于采礦，主要的富鋰礦物是偉晶巖中的鋰云母或鋰輝石，另一個(gè)重要來(lái)源是鹵水。測(cè)量鋰元素對(duì)幾乎所有分析技術(shù)來(lái)說(shuō)都是一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)，但對(duì) LIBS 來(lái)說(shuō)并非如此，上圖揭示了FireFly對(duì)鋰礦進(jìn)行鑒定和空間定量分析的應(yīng)用效果。

FireFly在植物毒理學(xué)研究中的應(yīng)用

圖5：左圖為大麻幼苗在5μ/20μmol?dm−3的CdCl2?2.5H2O溶液中生長(zhǎng)的樣品的照片和相應(yīng)的LIBS Cd元素分布圖；右圖為白芥暴露于含鎘化合物后樣品的照片和相應(yīng)的LIBS Cd元素分布圖。

過(guò)去幾十年工業(yè)生產(chǎn)的增長(zhǎng)導(dǎo)致重金屬（以及近期的納米顆粒等）污染程度增加，土壤中的這些污染物對(duì)生長(zhǎng)在其中的植物構(gòu)成巨大威脅。對(duì)于工業(yè)作物，這種污染會(huì)顯著影響產(chǎn)量；對(duì)于糧食作物，它會(huì)對(duì)人類(lèi)健康產(chǎn)生重大影響。如圖對(duì)植物進(jìn)行鎘毒性測(cè)試，F(xiàn)ireFly可以清晰獲取鎘元素在大麻和白芥幼苗中的相對(duì)分布圖。

FireFly在腫瘤醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用

圖6：皮膚黑色素瘤的Ca、Mg、Na元素分布圖；

皮膚是人體最大的器官，起著保護(hù)身體免受外部影響的作用。許多腫瘤可以在皮膚上形成，皮膚惡性腫瘤是最常見(jiàn)的癌癥之一，但死亡率非常低，因此頻繁的預(yù)防至關(guān)重要。研究人員發(fā)現(xiàn)，癌癥感染的組織會(huì)改變細(xì)胞的形狀和化學(xué)成分，這些變化可以通過(guò) LIBS 觀察到，其中生物元素的成像提供了有關(guān)軟組織元素分布的信息。

FireFly應(yīng)用于小鼠牙齒和骨骼的元素分析

圖7：小鼠牙齒和骨骼Ca、Mg、Pb、Sr元素分布圖；

對(duì)硬組織（牙齒和骨骼）的分析是考古學(xué)、人類(lèi)學(xué)、法醫(yī)分析和醫(yī)學(xué)應(yīng)用等許多領(lǐng)域的重要組成部分。這些分析的結(jié)果可以提供有關(guān)個(gè)體的年齡、性別、健康、飲食、起源地和遷移等信息?？梢酝ㄟ^(guò)多種分析方法獲得這些信息，例如 LIBS技術(shù)。上圖即為FireFly獲取的小鼠牙齒和骨骼Ca、Mg、Pb、Sr元素分布圖。

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