[實用新型]一種多模式激光誘導擊穿光譜裝置

有效

• 申請號: 201420688705.2
• 申請日: 2014-11-17
• 公開（公告）號: CN204214778U
• 公開（公告）日: 2015-03-18
• 發明（設計）人: 劉飛;彭繼宇;何勇;余克強;方慧;宋坤林
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01N21/63
• 分類號: 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

本實用新型涉及激光光譜技術領域，特別涉及一種多模式激光誘導擊穿光譜裝置。

背景技術

LIBS是Laser-Induced?Breakdown?Spectroscopy(激光誘導擊穿光譜儀)的簡稱，該技術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。

比起單脈沖激光誘導擊穿光譜，雙脈沖激光誘導擊穿光譜能夠大大增強信號，提高元素的檢出限。雙脈沖激光誘導擊穿光譜的工作模式可分為共線式和垂直式。垂直式又可分為預燒蝕模式(pre-ablative)和再加熱模式(re-heating)。這三種方式各有各的優點。然而，國內外尚無相關專利在同一裝置上實現激光誘導擊穿光譜的三種工作模式。

一般來說，這三種工作模式的實現需要兩套系統。如專利申請CN101620183B和專利申請CN102788772B分別用雙脈沖激光器和兩個激光器實現了共線和非共線的工作模式。也有專利利用光路以一臺激光器實現某一種工作方式，但是其效果均達不到LIBS技術的使用要求。如專利申請CN103323435A的雙脈沖散焦預燒蝕的激光誘導光譜探測系統利用2路光路實現了LIBS共線雙脈沖工作模式，但是其第一束激光和第二束激光的時序無法控制，無法獲得最佳的譜線。而專利申請CN103529000A中所述的激光誘導擊穿光譜測量裝置雖然利用單個激光器2路光路實現垂直工作模式，但是利用光快門的控制時間一般是毫秒級的，無法實現LIBS微秒級的控制要求。

實用新型內容

為實現在同一裝置上實現激光誘導擊穿光譜三種工作模式的集成，本實用新型公開了一種多模式激光誘導擊穿光譜裝置，降低系統搭建成本，具有調節簡單，可調參數多等優點。

本實用新型的具體技術方案如下：

一種多模式激光誘導擊穿光譜裝置，其特征在于，包括雙脈沖固體激光器、樣品臺和用于控制雙脈沖固體激光器觸發時序的延時發生器；雙脈沖固體激光器具有1064nm同軸輸出、532nm同軸輸出、1064nm異軸輸出和1064nm、532nm異軸輸出四種輸出方式；

所述的多模式激光誘導擊穿光譜裝置具有共線、再加熱、預燒蝕三種工作模式；

所述的共線工作模式中：所述雙脈沖固體激光器的光路上設有光路爬高系統，該光路爬高系統用于升高1064nm/532nm同軸輸出激光的光路，使得激光由樣品臺正上方聚焦到樣品表面，產生等離子體；

所述的再加熱和預燒蝕工作模式中：所述雙脈沖固體激光器的第一激光進入所述的光路爬高系統，該光路爬高系統用于升高第一激光的光路，使得第一激光由樣品臺正上方聚焦到樣品表面，產生等離子體；所述的延時發生器控制第一激光和第二激光的觸發時序；所述雙脈沖固體激光器的第二激光直接聚焦至等離子體；

還包括信號采集和處理系統，根據等離子體冷卻發出的特征譜線和第一激光擊打樣品的空間信息，顯示元素在樣品表面的分布信息。

本實用新型采用一種雙脈沖固體激光器(鐳寶公司，Vlite200)和后續光路系統的搭建實現了激光誘導擊穿光譜3種工作模式，以及多種工作波長的切換。具有預燒蝕、再加熱和共線三種模式方式，其中共線模式有2個工作波長(532nm和1064nm)，預燒蝕和再加熱也有2個工作波長(2路均為1064nm，以及一路1064nm，另一路532nm)。

所述的雙脈沖固體激光器的光軸上還布置有能量衰減器和用于實時檢測記錄激光能量的激光能量實時監測系統；所述的第一激光經激光能量實時監測系統出射后進入光路爬高系統；所述的第二激光經激光能量實時監測系統出射后聚焦至等離子體。激光能量實時檢測系統主要用于實時檢測記錄激光的能量，用于后序數據分析。