J200 fs LA-LIBS系统用于植物叶片元素空间分布研究

撰稿人: 日期:2016-5-30 点击次数:2018

前言
 
植物叶片元素空间分布分析可用于植物生理研究、植物体养分元素运移分析、植物富集作用研究等众多应用领域,特别是新鲜叶片的分层研究更是意义重大。但目前常规元素分析方法往往需要将叶片酸解,无法原样分析,成分众多科研领域发展的瓶颈。本研究中,我们使用J200 343nm飞秒LA-LIBS-ICP-MS对新鲜的叶片进行常微量元素空间分布情况的研究。
 
 
实验方法
 
仪器:采用美国应用光谱公司的 J200 fs LA-LIBS系统
 
三个新鲜灌木叶片样品:
数据分析采用J200 fs LA-LIBS系统自带软件系统 
J200 fs LA-LIBS系统
新鲜叶片样品(右图从下到上依次为:样品1、2、3)

 

 
分析结果
1、多层深度元素分布分析
 
 
 
本研究对叶片样品1分三层剥蚀,结果显示了不同元素在不同层次的分布变化情况,同时,LIBS可以提供Mg, Ca, C、H、O、N、F、Cl及主量元素的分布,这些元素不容易被ICP-MS检测,所以我们使用了J200 343nm飞秒LA-LIBS复合系统中的LIBS模块对这些元素进行了测量。同时,纳秒LA-LIBS系统因为激光能量较大的原因,对于植物叶片或许可以做到单层剥蚀,但是难于做到多层剥蚀的分析和研究。
 
 
本研究对叶片样品1中Sr元素的MS信号强度进行分析,发现Sr、B元素(采用LA-ICP-MS测量)和Mg、Ca 元素(采用LIBS测量)在表层和表层下的分布是不同的。
 
2、健康叶片与非健康叶片元素含量对比
 
 
本研究分别分析了健康叶片(样品2)和发黄叶片(样品3)两个不同的叶片元素空间分布情况,结果发现Mg在绿色健康的叶片中的含量高于Mg在非健康发黄的叶片中的含量; Sr的元素分布正好相反。K、Rb含量在叶脉较高,而Sr元素分布在叶片。本研究同时采用J200 fs LA-LIBS系统的光谱采集模块分析了两个叶片中H元素的分布情况,结果发现,黄色叶片相对健康叶片中H元素的含量高,可以同时提供H元素的信息。
 
总结
 
J200 fs LA-LIBS系统能够对植物新鲜叶片进行高分辨率的元素二维或三维空间分布分析。本实验需要有合适的参数设置及气流控制经验,否则样品容易被激光击穿。如果没有很好的能量控制及稳定性控制,是很难逐层剥蚀并完成实验,而J200 fs LA-LIBS系统完美的完成了分析。同时,J200fs LA-LIBS系统自带的数据分析软件可以对光谱信号及MS信号进行快速分析,很快的提供所需的实验结果。J200 fs LA-LIBS系统将在植物生理研究、大气环境污染研究、作物营养运营、植物重金属富集研究等领域有巨大应用潜力。

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