[發(fā)明專利]激光誘導(dǎo)擊穿光譜分析儀

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410780598.0
• 申請(qǐng)日: 2014-12-17
• 公開（公告）號(hào): CN105092539A
• 公開（公告）日: 2015-11-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 董靈彥;王超;閻治全;宓家桐;楊濤;郜琪琛;董洪偉;劉青;李棟巍;李娟
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津陸海石油設(shè)備系統(tǒng)工程有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): G01N21/63
• 分類號(hào): G01N21/63;G01N21/01
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及樣品采樣分析的技術(shù)領(lǐng)域，具體說是一種激光誘導(dǎo)擊穿光譜分析儀。

背景技術(shù)

激光誘導(dǎo)擊穿光譜法(LaserInducedBreakdownSpectroscopy)簡稱為LIBS，是由美國LosAlamos國家實(shí)驗(yàn)室的DavidCremers研究小組于1962年提出和實(shí)現(xiàn)的。自從1962年該小組成員Brech最先提出了用紅寶石微波激射器來誘導(dǎo)產(chǎn)生等離子體的光譜化學(xué)方法之后，激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)開始被廣泛應(yīng)用于氣體、液體和固體等各個(gè)領(lǐng)域。

近三十年來，激光誘導(dǎo)擊穿光譜測(cè)量技術(shù)在各行各業(yè)都有不同程度的應(yīng)用。早期，運(yùn)用LIBS裝置研究如何提高測(cè)量精度；到上個(gè)世紀(jì)九十年代中期開始出現(xiàn)了便攜式半定量的成品儀器，LIBS儀器開始向經(jīng)濟(jì)型方向發(fā)展，其運(yùn)用也更加廣泛。當(dāng)前的激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)主要應(yīng)用于冶金和礦業(yè)、燃燒、水和土壤污染、空氣污染和環(huán)境監(jiān)測(cè)、藝術(shù)品及染料鑒定等行業(yè)，尤其是在工業(yè)環(huán)境惡劣的領(lǐng)域如礦業(yè)、冶金等方面的應(yīng)用更突顯出該方法的優(yōu)越性。

激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)基于原子光譜和離子光譜的波長與特定的元素一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，而且光譜信號(hào)強(qiáng)度與對(duì)應(yīng)元素的含量也具有一定的量化關(guān)系，激光經(jīng)透鏡聚焦在樣品表面，當(dāng)激光脈沖的能量密度大于擊穿門檻能量時(shí)，就會(huì)在局部產(chǎn)生等離子體，稱作激光誘導(dǎo)等離子體。等離子體隨著向外界環(huán)境膨脹過程而逐漸冷卻，并發(fā)射表征樣品組分信息的光譜，利用光電探測(cè)器和光譜儀對(duì)等離子體發(fā)射光譜進(jìn)行采集。通過解析等離子體光譜，并結(jié)合定量分析模型，可以得到分析樣品組分的類別和含量信息。

現(xiàn)有技術(shù)中的激光誘導(dǎo)擊穿光譜分析儀，一般包括：激光器、透鏡、樣品室、光纖、光譜儀、位移平臺(tái)和光學(xué)平臺(tái)；其中激光器為激光發(fā)生裝置，設(shè)置在樣品室上方，發(fā)射脈沖激光；透鏡，包括聚焦透鏡和搜集透鏡，設(shè)置在樣品室內(nèi)部的上端，聚焦透鏡設(shè)置在激光器向樣片發(fā)射的光路中，而搜集透鏡設(shè)置在光纖前端；光纖與光譜儀相連接；位移平臺(tái)設(shè)置在樣品室內(nèi)，位移平臺(tái)的上頂面一般保持水平狀態(tài)，承托樣片；樣品室固定設(shè)置在光學(xué)平臺(tái)上。

隨著激光誘導(dǎo)擊穿光譜分析儀逐漸向便攜化和小型化發(fā)展，其穩(wěn)定性不足的缺點(diǎn)逐漸展現(xiàn)出來，由于整機(jī)質(zhì)量較小，容易因環(huán)境中的震動(dòng)導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果出現(xiàn)偏差。現(xiàn)有分析儀的位移平臺(tái)普遍采用以豎直位移機(jī)構(gòu)為基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)，水平位移機(jī)構(gòu)設(shè)置在豎直位移機(jī)構(gòu)上，位移方式采用先豎直方向移動(dòng)后水平方向移動(dòng)的順序，導(dǎo)致豎直位移機(jī)構(gòu)上受力較大，容易產(chǎn)生稍許形變影響測(cè)量結(jié)果。另外現(xiàn)有技術(shù)中的分析儀在檢測(cè)過程中都采用將樣片直接放置在位移平臺(tái)上的方式，由于樣片在壓制過程中無法保證形狀完全統(tǒng)一一致，從而會(huì)導(dǎo)致激光的入射方式和等離子體的發(fā)射光譜發(fā)生細(xì)微偏差，最終導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果也出現(xiàn)相應(yīng)偏差。

　　發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種激光誘導(dǎo)擊穿光譜分析儀。

本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是:

本發(fā)明的激光誘導(dǎo)擊穿光譜分析儀，包括：激光器、透鏡、樣品室、光纖、光譜儀、位移平臺(tái)和光學(xué)平臺(tái)；其中激光器為激光發(fā)生裝置，設(shè)置在樣品室上方，發(fā)射脈沖激光；透鏡，包括聚焦透鏡和搜集透鏡，設(shè)置在樣品室內(nèi)部的上端，聚焦透鏡設(shè)置在激光器向樣片發(fā)射的光路中，而搜集透鏡設(shè)置在光纖前端；光纖與光譜儀相連接；位移平臺(tái)設(shè)置在樣品室內(nèi)，承托樣片；樣品室固定設(shè)置在光學(xué)平臺(tái)上，光學(xué)平臺(tái)的下方設(shè)置安裝基座，安裝基座的上、下底面為平行的兩個(gè)平面，且上下底面分別大于光學(xué)平臺(tái)的底面，光學(xué)平臺(tái)的底面與安裝基座的上底面相貼合；位移平臺(tái)包括水平位移機(jī)構(gòu)和豎直位移機(jī)構(gòu)，水平位移機(jī)構(gòu)構(gòu)成位移平臺(tái)的基礎(chǔ)，豎直位移機(jī)構(gòu)設(shè)置在水平位移機(jī)構(gòu)上；豎直位移機(jī)構(gòu)的上端設(shè)置樣片平衡器，待測(cè)樣片固定在樣片平衡器中。

本發(fā)明還可以采用以下技術(shù)措施：

所述的安裝基座為一體成型的平行六面體結(jié)構(gòu)。

所述的驅(qū)動(dòng)豎直位移機(jī)構(gòu)的電機(jī)固定在水平位移機(jī)構(gòu)上。

所述的樣片平衡器包括：頂蓋、底座和托盤；其中頂蓋與底座相固定，內(nèi)部形成中空的空間，托盤設(shè)置在上述空間內(nèi)，在托盤與底座之間設(shè)置支撐彈簧；頂蓋上分別設(shè)置連通頂蓋和托盤之間空間的插入口和檢測(cè)開口，檢測(cè)開口小于樣片的橫截面，由插入口插入的樣片被托盤壓迫固定，樣片與頂蓋的內(nèi)壁相貼合且其上表面從檢測(cè)開口中露出。

所述的頂蓋、底座和托盤都為圓形結(jié)構(gòu)且同軸設(shè)置，頂蓋上的檢測(cè)開口是與頂蓋同軸的圓孔。

所述的托盤的上表面設(shè)置樣片導(dǎo)入槽，樣片導(dǎo)入槽的開口端與頂蓋上的插入口位置對(duì)應(yīng)。