[實用新型]激光誘導放電增強等離子體光譜檢測裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200920199159.5
• 申請日: 2009-10-22
• 公開（公告）號: CN201653907U
• 公開（公告）日: 2010-11-24
• 發(fā)明（設計）人: 周衛(wèi)東;李科學;陳巧玲;沈沁梅;龍精明
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江師范大學
• 主分類號: G01N21/71
• 分類號: G01N21/71
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務所有限公司 33100
• 代理人: 徐關(guān)壽

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于等離子體光譜檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種激光誘導放電增強等離子體光譜檢測裝置。?

背景技術(shù)

激光誘導擊穿光譜(laser-induced?breakdown?spectroscopy，LIBS)，作為原子發(fā)射光譜的一種，是近些年逐漸興起的一種光譜檢測技術(shù)。LIBS技術(shù)同時可以檢測固體、液體、粉末、氣體等各種形式的樣品，也是唯一能夠在任何環(huán)境下同時檢測多種元素含量的光譜技術(shù)。LIBS技術(shù)還具有快速、實時、無需樣品準備、微損耗、多元素同時分析等特點。目前，LIBS技術(shù)的應用領(lǐng)域廣泛，包括傳統(tǒng)的化學分析還有環(huán)境監(jiān)測、工業(yè)在線測量、生物技術(shù)、文物保護、核工業(yè)、深空探測、海洋科學、表面分析等。?

傳統(tǒng)的LIBS系統(tǒng)是由Nd:YAG調(diào)Q激光器發(fā)出激光光束，經(jīng)過透鏡匯聚在待測樣品表面，使之表面上微量物質(zhì)氣化、電離、激發(fā)，形成高溫等離子體體；通過光學系統(tǒng)收集等離子體體發(fā)射的元素的譜線，經(jīng)過光纖耦合到光譜儀；光譜儀再將光譜數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C中進行處理。?

但在實際應用中，LIBS檢測存在靈敏度較低、檢出限過高的不足，限制了該技術(shù)更深入的發(fā)展和更廣泛的應用。為充分發(fā)揮LIBS的技術(shù)優(yōu)勢，增強信號的強度和降低LIBS檢出限是LIBS技術(shù)的重要發(fā)展方向?

從提高LIBS光譜信號的強度出發(fā)，國外一些研究者提出了雙脈沖激光激發(fā)技術(shù)，即DP-LIBS技術(shù)。雙脈沖激光激發(fā)是指相隔數(shù)納秒至數(shù)十微秒的相繼兩個激光脈沖作用到被檢查物質(zhì)的同一位置上。雙脈沖技術(shù)較之單脈沖技術(shù)在光譜檢測中有很大的優(yōu)勢，比如：可以大大提高激光對材料的消融和激發(fā)，增強等離子體體的譜線強度，從而降低光譜分析的檢出限等。另外，激光誘導擊穿光譜技術(shù)結(jié)合激光誘導熒光光譜技術(shù)(LIBS-LIF)也能夠有效的提高痕量物質(zhì)檢測的靈敏度。但是無論是DP-LIBS技術(shù)還是LIBS-LIF技術(shù)在提高檢測效果的同時也大大增加了檢測系統(tǒng)的復雜性，例如DP-LIBS技術(shù)需要有兩臺Nd:YAG調(diào)Q激光器和相應的光路配套系統(tǒng)，同時調(diào)整兩束激光共軸或正交較為困難，需要專業(yè)人員操作，這使得LIBS系統(tǒng)在實際應用中增加了其調(diào)試的復雜性和成本。?

實用新型內(nèi)容

本實用新型針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種激光誘導-放電增強等離子體光譜檢測裝置(laser?ablation-electric?discharge?plasma?spectroscopy，LA-EDPS)。使用該裝置的等離子體光譜檢測，既繼承了傳統(tǒng)的LIBS技術(shù)的各項優(yōu)勢，又具有更強的信號強度、更低的樣品檢出限和更高的穩(wěn)定性等特點，較之DP-LIBS技術(shù)和LIBS-LIF技術(shù)檢測系統(tǒng)裝備簡單、易于操作，且成本較低，有更好的實用性。?

本實用新型的具體技術(shù)方案是：?

激光誘導放電增強等離子體光譜檢測裝置，包括由YAG激光器和透鏡組成的入射單元、由探頭、光纖、光譜儀組成的信號接收單元、載物臺和數(shù)據(jù)分析單元，其特征在于所述的等離子體光譜檢測裝置設有一高壓快放電回路組成的信號增?強單元。?

所述的信號增強單元包括直流電源、高壓二極管、電感、電容和由兩個放電電極組成的放電器，所述的放電器與電容并聯(lián)后，與電感和高壓二極管串聯(lián)，所述高壓直流電源的正極連接高壓二極管的正極，負極接地。?

所述的兩個放電電極的間距為5mm～6mm，所述電容容量為6nF，直流電源的電壓范圍為0kv～30kv。?

所述的放電電極為球狀電極。?

進一步地，兩放電電極的間距通常是5-6mm，直流電源的電壓范圍為0到30kv可調(diào)，經(jīng)高壓二極管和電感與兩個放電電極相連，電路負極接地，在電極兩段并聯(lián)有一個大小為6nF的電容，電感起保護電源的作用；電極放電的條件是在激光等離子體體的誘導下放電的，所以必須避免電極自身的自動放電，為了避免產(chǎn)生高的電場，導致尖端放電，本實用新型采用的電極應為球狀或弧狀。?

運用本實用新型檢測裝置進行的檢測過程如下：?