[發明專利]一種用于激光誘導擊穿光譜檢測的樣品臺

有效

• 申請號: 201410653818.3
• 申請日: 2014-11-17
• 公開（公告）號: CN104374698A
• 公開（公告）日: 2015-02-25
• 發明（設計）人: 劉飛;彭繼宇;何勇;張初;孔汶汶;馮雷
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01N21/01
• 分類號: G01N21/01;G01N21/63
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

技術領域

本發明涉及激光誘導擊穿光譜檢測技術，特別涉及一種用于激光誘導擊穿光譜檢測的樣品臺。

背景技術

激光誘導擊穿光譜儀(Laser-Induced?Breakdown?Spectroscopy,LIBS)利用脈沖激光產生的等離子體燒蝕并激發樣品(通常為固體)中的物質，并通過光譜儀獲取被激發等離子體原子所發射的光譜，以此來識別樣品中的元素組成成分，進而可以進行材料的識別、分類、定性以及定量分析。該技術無需對樣品進行預處理，能夠快速實現遠程、微損對樣品元素(尤其是金屬元素)進行檢測，可用于固體、氣體、液體樣品的檢測。激光誘導擊穿光譜的應用領域也十分廣泛，如生物醫學、考古學、環境監測、水中重金屬檢測以及爆炸物探測等。

然而，激光誘導擊穿光譜技術分析檢測技術也有相應的局限性：1.檢出限較高。通常LIBS的檢出限大于μg/g。2.重復性較差。由于LIBS檢測分析容易受到能量、物鏡距離、樣品基體等影響，因此檢測結果的相對標準偏差一般在10％左右。因此，提高LIBS技術檢測能力和重復性是目前LIBS技術發展的重要內容。

空間限制是一種提高激光誘導擊穿光譜信號強度、降低檢出限的一種有效方法。如專利申請CN?103543131A提出了一種基于雙脈沖和空間限制作用提高元素測量精度的方法，該方法首先在待測樣品表面上方制作坑洞或者腔體，然后利用雙脈沖激光對樣品進行擊打。第一個脈沖在坑洞或者腔體內部產生低壓環境，第二個脈沖則用于激發樣品產生等離子體。等離子體在擴展的過程中受到空間限制作用，使得等離子體溫度和電子密度顯著提高，而且等離子體更加均勻，有利于增加測量信號的穩定性，提高信噪比，降低樣品中微量元素的檢出限。該專利指出空間限制能夠提高LIBS測量信號的強度和穩定性，有利于元素測量精度的提高。

發明內容

本發明提供了一種用于激光誘導擊穿光譜檢測的樣品臺，采用空間橫向和縱向限制方法增強譜線強度，等離子約束板采用鍍鉻鋁板，約束腔采用圓錐形結構，樣品采用V型滑塊導軌結構進行移動。

本發明的具體技術方案如下：

一種用于激光誘導擊穿光譜檢測的樣品臺，包括至少具有一維自由度的電移臺，所述的電移臺上安裝有活動的升降板，和滑動配合有用于放置樣品的載物臺，

所述升降板上設有透明的約束窗口，激光透過約束窗口后擊打樣品；

所述升降板的下方設有約束板，該約束板置于樣品的正上方，約束板上分布有約束腔，該約束腔用于約束樣品激發的等離子體。

本發明所提供的是一種基于空間限制增強譜線強度的樣品臺，能對等離子體橫向以及縱向進行約束，并根據不同的樣本需求調節約束空間大小調節譜線強度，譜線強度增強范圍為2-10倍。約束窗口主要用于對等離子體縱向進行約束，并對入射激光與等離子體產生的特征譜線具有較好的透射率。約束板上的約束腔主要用于對等離子體的橫向進行約束，并使特征譜線進行約束傳播，提高譜線收集效率和譜線強度，譜線強度增強范圍為2-10倍。

所述電移臺上設有驅動升降板的升降機構，包括帶有齒條的升降桿和沿升降桿滑動的滑塊，所述的滑塊上設有與齒條嚙合的齒輪，所述的升降板固定在滑塊上。利用齒條和齒輪的嚙合，驅動滑塊升降，結構簡單，便于操作。

所述的升降板為L形的直角轉接板。所述的升降板上設有透光口，該透光口處覆蓋有透光板，所述透光口與透光板組成所述的約束窗口。所述的透光口內邊緣設有支撐臺階，透光板直接放置在透光口內，依靠支撐臺階固定。

在本發明中，所述的透光板為有機玻璃板，選用材料為N-BK7，厚度為1～5mm，透過率大于90％，能量閾值大于10J/cm²。譜線增強效果受到約束窗口離樣品距離的影響。由于樣品性質和所要檢測的元素譜線強度不同，本發明的約束窗口能在垂直方向進行移動，根據需要調節譜線強度。為保證激光有效激發和特征譜線的有效收集，透光板對激光波長和特征譜線的透過率應大于90％。同時，為防止激光對有機玻璃板造成損害，其能量閾值應大于10J/cm²。

作為優選的，所述的約束板為鍍鉻的鋁板，厚度為1～3mm。在鋁板的約束腔內進行鍍鉻，使內腔具有較高的反射率，使特征譜線約束傳播，提高譜線收集效率。