扇贝贝壳成分的LIBS-Raman联合显微探测及分析研究

The shellfish growth is changing with the residential variation, and the shell performs a strong correlation to the environment since it is recording the growth development. As a result, the shell has been widely used for researches like ecosystem evolution, marine climate change, et al. In this proposal, a hybrid technique is developed on the combination of micro-LIBS and micro-Raman for analyzing the shell in high spatial resolution without any sample preparation. The micro-LIBS is responsible for the elementary measurement and the micro-Raman is in charge of the molecular information. The LIBS-Raman data fusion is to be applied for comprehensive understanding of shell composition so as to deduce the growth development and the environmental evolution. A diagnostic method will be established for the 3-dimensional distribution of shell composition, and it is hoped to be applied in the scallop selective breeding and the marine environmental monitoring.

贝类生长随生存环境的变化而变化，而贝壳作为生长发展的记录，与环境波动呈正相关关系，因此，贝壳已被广泛用于海洋气候及环境演化等方面的相关研究。本项目拟以扇贝贝壳为研究对象，发展一种结合微区激光诱导击穿光谱（micro-LIBS）与显微拉曼光谱（micro-Raman）的联合探测技术，在不进行样品表面预处理的情况下，进行贝壳高空间分辨微创探测，以micro-LIBS完成元素成分分析，以micro-Raman实现分子成分分析，二者数据融合用以探索贝壳完整组分的分布演化，了解贝壳的生长及发展过程，确定环境波动在贝壳成分分布中的表现，建立一套快速、有效的贝壳成分三维分布信息获取及分析方法，预期将在扇贝选种、海洋环境监测等领域获得广泛应用。

本项目围绕扇贝贝壳（栉空、虾夷）开展了微区激光诱导击穿光谱（micro-LIBS）和显微拉曼光谱（micro-Raman）技术的应用研究，拟通过两种光谱技术的联合，全面了解贝壳的成分组成。项目执行期间，我们先后开展了以下几方面内容：（1）LIBS-Raman联合显微技术用于贝壳成分探测的适用性研究；（2）基于微区LIBS技术的贝壳成分分析方法研究；（3）面向贝壳成分分析的显微共焦拉曼探测系统搭建。项目证明了LIBS-Raman联合显微技术用于贝壳成分分布分析的可行性，并分别就微区LIBS技术和显微拉曼技术开展了方法学研究，所获得的结果将为后续开展联合技术交叉分析奠定基础。据文献调研，本项目是第一次将LIBS-Raman联合显微技术引入贝壳成分的探测与分析，期望在未来能够以贝壳为基础发展面向海洋固体样品的应用。截止项目结题，现已发表文章3篇（2篇SCI、1篇EI），授权实用新型专利1项，申请发明专利1项，参加国内外学术会议3人次，培养博士研究生1名、硕士研究生3名，达到了项目指标要求。