[發(fā)明專利]一種具備多探頭光信號收集單元的遠程LIBS測試系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2016-12-05
• 公開（公告）號: CN106706600B
• 公開（公告）日: 2019-07-09
• 發(fā)明（設計）人: 李祥友;李婉婷;朱志豪;郝中騏;郭連波;曾曉雁;陸永楓
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學
• 主分類號: G01N21/71
• 分類號: G01N21/71;G01N1/32
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 梁鵬

1.一種具備多探頭光信號收集單元的遠程LIBS測試系統(tǒng)，該測試系統(tǒng)包括脈沖激光器(1)、擴束鏡(2)、調(diào)焦鏡組(3)、第一二向色鏡(4)、第二二向色鏡(5)、多路光信號收集單元(7)和光譜儀(8)，其特征在于：

所述脈沖激光器(1)用于發(fā)射所需脈沖能量和波長的激光光束，這些激光光束首先通過所述擴束鏡(2)執(zhí)行擴束處理，然后沿著光軸傳播透過所述調(diào)焦鏡組(3)以實現(xiàn)光束在不同位置的聚焦；所述第一二向色鏡(4)、第二二向色鏡(5)與光軸呈一定夾角且相互平行地設置在所述調(diào)焦鏡組(3)的后方，由此將激光光束遠程傳播及會聚在被測對象表面上的一點來形成等離子體光信號，同時將該等離子體光信號予以反向傳播；

所述多路光信號收集單元(7)與所述調(diào)焦鏡組(3)設置在同一光軸上，并用于對反向傳播的等離子體光信號執(zhí)行收集；該多路光信號收集單元包括多個子收集探頭(11)、分別與各個子收集探頭對應連接的分光纖合束器通道(12)、將所有分光纖信號進行合束的光纖合束器(13)，以及將合路光信號傳送至所述光譜儀(8)的傳輸光纖(14)；此外，在整個測試系統(tǒng)中所述光譜儀的數(shù)量僅為一臺；各個子收集探頭均由小口徑透鏡組成，并且這些小口徑透鏡的直徑為6mm～50mm，由此利用所述多個子收集探頭來組合完成遠程LIBS信號的實時采集。

2.如權(quán)利要求1所述的遠程LIBS測試系統(tǒng)，其特征在于，所述脈沖激光器(1)為納秒激光器，并且其激光輸出波長被設定為1064nm，激光單脈沖能量被設定為30毫焦～300毫焦。

3.如權(quán)利要求1或2所述的遠程LIBS測試系統(tǒng)，其特征在于，所述擴束鏡(2)采用紫外石英材質(zhì)制造，并且其入瞳口徑被設定為大于所述脈沖激光器的光斑。

4.如權(quán)利要求1或2所述的遠程LIBS測試系統(tǒng)，其特征在于，所述調(diào)焦鏡組(3)的透鏡均鍍有1064nm的高透膜，并且所述第一二向色鏡(4)、第二二向色鏡(5)均鍍有1064nm的高反膜及200nm～800nm的高透膜。

5.如權(quán)利要求1或2所述的遠程LIBS測試系統(tǒng)，其特征在于，所述小口徑透鏡的直徑為10mm～20mm。

6.如權(quán)利要求1或2所述的遠程LIBS測試系統(tǒng)，其特征在于，所述多個子收集探頭的總數(shù)量為3個以上。

7.如權(quán)利要求6所述的遠程LIBS測試系統(tǒng)，其特征在于，所述多個子收集探頭的總數(shù)量為5個，并且它們中的一個被布置在平面中心，其余四個均勻圍繞布置在其四周。

8.如權(quán)利要求6所述的遠程LIBS測試系統(tǒng)，其特征在于，所述多個子收集探頭的總數(shù)量為5個，并且它們中的三個呈直線布置在平面上側(cè)，其余兩個呈直線布置在下側(cè)。

9.如權(quán)利要求1或2所述的遠程LIBS測試系統(tǒng)，其特征在于，所述被測對象被布置在所述第二二向色鏡(5)的后方，且其與此第二二向色鏡之間的水平間距可自由調(diào)節(jié)。

10.如權(quán)利要求1或2所述的遠程LIBS測試系統(tǒng)，其特征在于，上述遠程LIBS測試系統(tǒng)還包括增強型電耦合器件(9)和中央處理單元(10)，其中該增強型電耦合器件用于對所述光譜儀執(zhí)行分光處理后的等離子體光信號執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換，然后由所述中央處理單元來分析其光譜信號且予以輸出。