[發明專利]元素光譜分析方法及采用該方法的激光元素勘探設備

有效

• 申請號: 201210038157.4
• 申請日: 2012-02-20
• 公開（公告）號: CN102590157A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 胡志裕;張雷;趙剛;尹王保;馬維光;董磊;賈鎖堂
• 申請（專利權）人: 山西大學
• 主分類號: G01N21/63
• 分類號: G01N21/63
• 代理公司: 太原科衛專利事務所(普通合伙) 14100
• 代理人: 朱源

1.一種元素光譜分析方法，包括對待測樣品的原子發射譜線所進行的定性分析方法和采用自由定標法的定量分析方法；其特征在于，所述定性分析方法包括以下步驟：（a）對樣品的原子發射譜線求二次微商；（b）對于譜線二次微商后的結果，按照如下規定的閾值判斷標準判斷微商后的極小值點：

只保留二次微商后小于閾值的點，所述標準偏差為譜線二次微商后所得數據的標準偏差；（c）對小于閾值的點，采用三點比較法確定其中的極小值點，該極小值點即對應原譜線的特征峰；（d）將選出的特征峰與NIST原子發射光譜數據庫進行比較，對各譜線對應的元素種類進行標定；采用自由定標法的定量分析方法在計算發射譜線的相對強度時采用譜峰面積的積分強度來表示相對強度，在計算峰面積時采用LIBS譜線修正方法修正譜線展寬的影響。

2.一種采用如權利要求1所述元素光譜分析方法的激光元素勘探設備，包括激光光源系統、光譜采集系統、包含有光電轉換器和計算機系統的信號處理模塊（10）；光電轉換器的輸出端與計算機系統的輸入端相連接；所述激光光源系統包括激光頭（1）、與激光頭（1）連接的激光電源（13）、與激光電源（13）相連接的觸發器（14）以及與觸發器（14）相連接的供電電源（11）；光譜采集系統包括微型聚焦系統（6）、通過光纖（7）與微型聚焦系統（6）相連接且與供電電源（11）相連接的光譜儀（15），所述光纖（7）與光譜儀（15）的輸入端相連接；沿激光頭（1）的光路設有角度可調的聚焦透鏡（4）；光譜儀（15）輸出端與光電轉換器的輸入端相連接；計算機系統輸出端連接有顯示屏（8）；其特征在于，信號處理模塊（10）中的計算機系統在相應軟件的支持下，采用所述的元素光譜分析方法對所采集到的原子發射譜線進行分析，并將分析結果輸出至顯示屏（8）。

3.如權利要求2所述的激光元素勘探設備，其特征在于還包括閉環能量負反饋式激光能量穩定系統，所述閉環能量負反饋式激光能量穩定系統包括設置在激光頭（1）與聚焦透鏡（4）之間的角度可調的分光棱鏡（3）、與分光棱鏡（3）相配合的探測裝置（2）、與探測裝置（2）連接的反饋電路（12），反饋電路（12）與激光電源（13）相連接；探測裝置（2）包括熱電堆探測器和與熱電堆探測器相連接的計算機控制系統；熱電堆探測器的信號輸出端與計算機控制系統的信號輸入端相連接，計算機控制系統的信號輸出端與反饋電路（12）相連接；所述閉環能量負反饋式激光能量穩定系統采用如下方法對激光頭（1）輸出的脈沖激光強度進行控制：激光頭（1）發出的部分脈沖激光經分光棱鏡（3）反射至熱電堆探測器（2），熱電堆探測器（2）將采集到的脈沖激光的光信號轉換為電信號并輸入至計算機控制系統，計算機控制系統在相應軟件的支持下對采集到的已轉化為電信號的脈沖激光能量進行強度計算，計算時采用脈沖激光的譜峰面積的積分強度來表示脈沖激光的能量強度，并將計算結果與激光頭（1）的額定激光強度的數值進行比較，計算機控制系統將比較后所得差值的電信號輸入至反饋電路（12），反饋電路（12）根據輸入的差值信號自動調整激光電源（13）的泵浦電壓以使脈沖激光能量穩定。

4.如權利要求3所述的激光元素勘探設備，其特征在于還包括一個整體機身，整體機身包括手持式機身（16）和與手持式機身（16）相連接的手提箱（17）；激光頭（1）、微型聚焦系統（6）、聚焦透鏡（4）和探測裝置（2）設置在手持式機身（16）內部；激光電源（13）、信號處理模塊（10）、反饋電路（12）、觸發器（14）、供電電源（11）、光譜儀（15）設置在手提箱（17）內部；所述供電電源（11）為蓄電池，光纖（7）設置在整體機身內部，手持式機身（16）沿激光頭（1）光路的一端設有錐形測量頭（5），微型聚焦系統（6）設置在錐形測量頭（5）附近；所述顯示屏（8）為微型顯示屏且設置在手持式機身外側，手持式機身（16）外側還設有手柄（9）。

5.如權利要求4所述的激光元素勘探設備，其特征在于手持式機身（16）與手提箱（17）通過螺紋管連接。

6.如權利要求2或3所述的激光元素勘探設備，其特征在于所述激光頭（1）為高壓觸發式激光頭。

7.如權利要求4所述的激光元素勘探設備，其特征在于所述激光頭（1）為高壓觸發式激光頭。

8.如權利要求2或3所述的激光元素勘探設備，其特征在于所述信號處理模塊（10）中的計算機系統采用微型筆記本電腦。