[發(fā)明專利]一種在真空爐內(nèi)利用采樣裝置測量鋼水成分的激光誘導(dǎo)等離子體光譜分析系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2016-11-15
• 公開（公告）號: CN108072633A
• 公開（公告）日: 2018-05-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫輝;樊仲維
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院光電研究院
• 主分類號: G01N21/63
• 分類號: G01N21/63
• 代理公司: 北京卓恒知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11394
• 代理人: 唐曙暉

1.一種在真空爐內(nèi)利用采樣裝置測量鋼水成分的激光誘導(dǎo)等離子體光譜分析系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括激光器、激光導(dǎo)入系統(tǒng)、光譜導(dǎo)出及收集系統(tǒng)、分光系統(tǒng)、光譜接收系統(tǒng)和待測樣品室，其中，光譜導(dǎo)出及收集系統(tǒng)包括光譜導(dǎo)出子系統(tǒng)及光譜收集子系統(tǒng)，激光器和光譜接收系統(tǒng)由同一脈沖發(fā)生器發(fā)送指令控制，激光器發(fā)射激光通過激光導(dǎo)入系統(tǒng)聚焦至處于待測樣品室內(nèi)的樣品處，使樣品表面形成等離子體、生成激光誘導(dǎo)光譜并通過光譜導(dǎo)出子系統(tǒng)將所產(chǎn)生的熒光導(dǎo)出至光譜收集子系統(tǒng)，通過對收集光譜的計(jì)算、處理和分析以便對樣品中所含元素進(jìn)行定性和定量檢驗(yàn)，其中待測樣品室是模擬真空冶煉爐的真空實(shí)驗(yàn)腔，其中，固定在真空實(shí)驗(yàn)腔頂蓋內(nèi)側(cè)的待測樣品采樣裝置是一套通過計(jì)算機(jī)遙控控制的能夠伸縮而伸入鋼水中采樣的的遙控采樣裝置。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光誘導(dǎo)等離子體光譜分析系統(tǒng)，其中，真空實(shí)驗(yàn)腔包括：真空系統(tǒng)、真空度監(jiān)測系統(tǒng)、電感熔煉系統(tǒng)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光誘導(dǎo)等離子體光譜分析系統(tǒng)，其中，真空實(shí)驗(yàn)腔能夠?qū)崿F(xiàn)從室溫至1800℃的升溫加熱。

4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的激光誘導(dǎo)等離子體光譜分析系統(tǒng)，其中真空系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)從0.1到10帕斯卡的真空度連續(xù)變化范圍；優(yōu)選，真空系統(tǒng)采用機(jī)械泵抽真空來實(shí)現(xiàn)從0.1到10帕斯卡的真空度連續(xù)變化范圍。

5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的激光誘導(dǎo)等離子體光譜分析系統(tǒng)，其中遙控采樣裝置是通過計(jì)算機(jī)程序遙控，能夠伸入真空實(shí)驗(yàn)腔內(nèi)鋼水中采樣并在采樣后能回到鋼水液面上的采樣裝置，其包括：機(jī)械采樣臂、位于機(jī)械采樣臂遠(yuǎn)端的容納鋼水樣品的小容器、連接機(jī)械采樣臂和所述遙控計(jì)算機(jī)的控制電纜。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的激光誘導(dǎo)等離子體光譜分析系統(tǒng)，其中機(jī)械采樣臂采用折疊的方式伸縮，達(dá)到插入鋼水內(nèi)部并再次回到鋼水液面上的目的。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的激光誘導(dǎo)等離子體光譜分析系統(tǒng)，其中小容器能容納約一立方分米的鋼水。

8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的激光誘導(dǎo)等離子體光譜分析系統(tǒng)，其中激光器是脈沖激光器，優(yōu)選，它是激光誘導(dǎo)光源脈寬為8-15納秒(如10-12納秒)的一種脈沖激光器。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光誘導(dǎo)等離子體光譜分析系統(tǒng)，其中激光導(dǎo)入系統(tǒng)的激光聚焦為可調(diào)焦距方式，和光譜收集子系統(tǒng)設(shè)計(jì)為可調(diào)焦距系統(tǒng)。

10.使用權(quán)利要求1-9中任何一項(xiàng)所述的激光誘導(dǎo)等離子體光譜分析系統(tǒng)來檢測鋼水樣品成分的方法，該方法包括：

1)遙控采樣裝置按照控制系統(tǒng)的控制指令插入鋼水內(nèi)部，取出一小部分鋼水樣品，遙控采樣裝置按照控制指令并再次回到鋼水液面上；2)激光器發(fā)射的激光通過激光導(dǎo)入系統(tǒng)被聚焦至處于待測樣品室內(nèi)的樣品處，使樣品表面形成等離子體，生成激光誘導(dǎo)光譜；3)所生成的誘導(dǎo)光譜通過光譜導(dǎo)出子系統(tǒng)將產(chǎn)生的熒光導(dǎo)出至光譜收集子系統(tǒng)；4)通過對所收集光譜的計(jì)算、處理和分析，完成對樣品中所含元素進(jìn)行定性和定量檢驗(yàn)。