[發明專利]超高空間分辨率的LIBS固相同位素測量裝置及方法

有效

• 申請號: 201410135440.8
• 申請日: 2014-04-04
• 公開（公告）號: CN103884692A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發明（設計）人: 張雷;李郁芳;尹王保;董磊;馬維光;肖連團;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

1.一種超高空間分辨率的LIBS固相同位素測量裝置，包括激光發射裝置以及順次位于激光發射裝置出射光路上的第一聚焦透鏡（9）以及用于放置樣品的樣品室（14），樣品室（14）內設有采集樣品等離子體光譜信號的光纖探頭；其特征在于，所述光纖探頭所連接的光纖穿出樣品室（14）后分成兩路，一路連接有光纖光譜儀（3），光纖光譜儀（3）的信號輸出端連接有一個計算機（4），所述光纖光譜儀（3）的信號輸出端與計算機（4）的信號輸入端相連接；另一路連接有腔鏡上鍍有寬帶高反介質膜的F-P腔（15）；所述F-P腔（15）配設有調節腔長的壓電陶瓷（17）以及驅動壓電陶瓷（17）的信號發生器（16）；F-P腔（15）的出射端口沿F-P腔（15）的出射光路順次設有第二聚焦透鏡（18）和設有入射狹縫及出射狹縫的中階梯光譜儀（22）；所述中階梯光譜儀（22）的入射狹縫位于第二聚焦透鏡（18）的出射光路上，中階梯光譜儀（22）的出射狹縫處設有一個ICCD（10），ICCD（10）的信號輸出端與計算機（4）的信號輸入端相連接。

2.如權利要求1所述的超高空間分辨率的LIBS固相同位素測量裝置，其特征在于，所述激光發射裝置的出射光路上順次設有一個λ/2波片（6）以及偏振分光鏡（7），偏振分光鏡（7）的透射光路上設有一個反射鏡（8），所述第一聚焦透鏡（9）位于反射鏡（8）的反射光路上；所述偏振分光鏡（7）的反射光路上設有一個功率計（2），功率計（2）的信號輸出端與光纖光譜儀（3）的I/O模擬信號輸入端相連接，光纖光譜儀（3）的信號輸入端與計算機（4）的信號輸出端相連接，光纖光譜儀（3）的模擬信號輸出端與激光發射裝置的電壓控制端相連接；所述樣品室（14）內部充有氣壓范圍10～300torr的氦氣。

3.如權利要求2所述的超高空間分辨率的LIBS固相同位素測量裝置，其特征在于，所述激光發射裝置包括一個Nd:YAG激光器（5）以及驅動Nd:YAG激光器（5）的氙燈供電電源（1）；所述光纖光譜儀（3）的模擬信號輸出端與氙燈供電電源（1）的電壓控制端相連接。

4.如權利要求1～3中任一項所述的超高空間分辨率的LIBS固相同位素測量裝置，其特征在于，所述中階梯光譜儀（22）包括一個殼體，殼體的一個側壁的上下部分別開有狹縫，上下兩個狹縫分別作為出射狹縫和入射狹縫；所述經第二聚焦透鏡（18）匯聚的光經過入射狹縫進入殼體內；殼體內設有位于入射光路上的第二反射鏡（21），第二反射鏡（21）的反射光路上設有一個通過水平轉軸支撐的衍射光柵（19），衍射光柵（19）的反射光路上設有一個聚焦反射鏡（20）；所述出射狹縫位于聚焦反射鏡（20）的反射光路上；經出射狹縫出射的多級干涉光入射至ICCD（10）的接收面。

5.如權利要求1～3中任一項所述的超高空間分辨率的LIBS固相同位素測量裝置，其特征在于，所述樣品室（14）內設有用于放置樣品的三維調節轉臺（12）；樣品室的側壁還連接有一個真空泵（11）。

6.如權利要求4所述的超高空間分辨率的LIBS固相同位素測量裝置，其特征在于，所述樣品室（14）內設有用于放置樣品的三維調節轉臺（12）；樣品室（14）的側壁還連接有一個真空泵（11）。

7.如權利要求1～3中任一項所述的超高空間分辨率的LIBS固相同位素測量裝置，其特征在于，所述F-P腔（15）腔鏡鍍380～720nm寬帶高反介質膜；寬帶高反介質膜反射系數R≈0.85；F-P腔（15）腔長為100mm，精細度為19.31，在405nm和670nm處的自由光譜區分別為0.82pm和2.24pm，相應的透射譜帶寬分別為0.04pm和0.12pm。

8.如權利要求4所述的超高空間分辨率的LIBS固相同位素測量裝置，其特征在于，所述F-P腔（15）腔鏡鍍380～720nm寬帶高反介質膜；寬帶高反介質膜反射系數R≈0.85；F-P腔（15）腔長為100mm，精細度為19.31，在405nm和670nm處的自由光譜區分別為0.82pm和2.24pm，相應的透射譜帶寬分別為0.04pm和0.12pm。