[實用新型]一種基于激光誘導等離子體光譜技術的高效探測裝置

有效

• 申請號: 201720853235.4
• 申請日: 2017-07-14
• 公開（公告）號: CN206945540U
• 公開（公告）日: 2018-01-30
• 發明（設計）人: 曾強;潘從元;費騰;丁小康;王秋平;王聲波
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: G01N21/71
• 分類號: G01N21/71
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司11251
• 代理人: 楊學明,顧煒

技術領域

本實用新型屬于光譜探測技術領域，具體涉及一種基于激光誘導等離子體光譜技術(LIBS)的高效探測裝置。

背景技術

激光誘導等離子體光譜技術(LIBS)利用高能脈沖激光聚焦燒蝕樣品產生等離子體，通過對所獲得的等離子體發射光譜信號進行分析得到樣品的元素含量信息。該技術無須樣品預處理，測量時間短，特別適用于原位在線檢測?，F有的LIBS探頭大多是全透鏡采集系統或者部分透鏡采集系統，無論是共軸還是非共軸光路，透鏡采集系統都面臨著采集效率低，系統有色差的問題。

中國專利CN103604780A提出使用多透鏡探頭的形式來增大接收立體角，提升光譜采集效率。這種采集方式可以將原來的采集強度提升數倍，但光路繁瑣，裝調復雜，成本較高，而且并未解決系統色差問題。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種基于激光誘導等離子體光譜技術的高效探測裝置用來解決微區分辨光譜信號和紫外信號的探測問題。

本實用新型采用的技術方案為：一種基于激光誘導等離子體光譜技術的高效探測裝置，包括機架、光路主體和樣品臺，其中：

所述機架用來固定樣品臺，支撐光路主體；

所述光路主體包括激光誘導等離子體光譜技術(LIBS)光譜激發光路和光譜采集光路，其中激光誘導等離子體光譜技術(LIBS)光譜激發光路包括激光入口窗、激光反射鏡和聚焦透鏡，透鏡焦點和采集光路中橢球面反射鏡中的一個焦點重合，當樣品表面移動到透鏡焦點上時，也位于橢球面反射鏡的一個焦點；光譜采集光路主要由橢球面反射鏡和光纖組成，待測樣品表面被激發產生等離子體信號光后，將信號光從一個焦點匯聚到另一個焦點，并耦合進入光纖，輸送到光譜儀；

所述樣品臺用來固定和移動樣品，通過機械限位和光譜信號反饋調節樣品高度，實現該裝置自動調焦。

其中，橢球面反射鏡與樣品之間可設半球形石英罩，保證探頭內部的環境封閉，反射鏡不受污染。

其中，采用橢球面反射鏡來采集等離子體信號，在提升采集效率的同時，消除系統色差。

本實用新型與現有技術相比的優點在于：

(1)本實用新型公開一種高效的基于激光誘導等離子體光譜技術的高效探測裝置，核心采用橢球面反射鏡來采集等離子體信號，在提升采集效率的同時，消除系統色差；通過機械限位和光譜信號反饋調節樣品高度，實現自動調焦。本實用新型結構簡明，探測光譜范圍廣，特別適用于微區分辨光譜信號和紫外信號的探測。

(2)本實用新型采用橢球面反射鏡來收集等離子體信號，在避免傳統透鏡采集系統色差問題的同時，對光譜信號強度具有量級的提升，特別適用于微區分辨光譜信號和紫外信號的探測。

附圖說明

圖1為本實用新型一種基于激光誘導等離子體光譜技術的高效探測裝置原理圖；

圖2為本實用新型一種基于激光誘導等離子體光譜技術的高效探測裝置實施例一結構示意圖，其中，1為光纖，2為激光反射鏡，3為激光入口窗，4為聚焦透鏡，5為橢球面反射鏡，6為半球形石英罩，7為待測樣品；

圖3為本實用新型一種基于激光誘導等離子體光譜技術的高效探測裝置實施例二結構示意圖其中，1為光纖，3為激光入口窗，4為聚焦透鏡，5為橢球面反射鏡，6為半球形石英罩，7為待測樣品，8為二向色鏡；

圖4為本實用新型一種基于激光誘導等離子體光譜技術的高效探測裝置和傳統透鏡采集系統的采集效率對比。

具體實施方式

下面結合附圖以及具體實施方式進一步說明本實用新型。

本實用新型公開一種基于激光誘導等離子體光譜技術的高效探測裝置，主要包含機架、光路主體和樣品臺三部分。機架主要用來固定樣品臺，支撐光路主體。光路主體包括LIBS光譜激發光路和光譜采集光路，其中LIBS光譜激發光路主要包括激光入口窗、激光反射鏡、聚焦透鏡，透鏡焦點和光譜采集光路中橢球面反射鏡中的一個焦點重合，當樣品表面移動到透鏡焦點上時，也位于橢球面反射鏡的一個焦點；光譜采集光路主要由橢球面反射鏡和光纖組成，待測樣品表面被激發產生等離子體信號光后，將信號光從一個焦點匯聚到另一個焦點，并耦合進入光纖，輸送到光譜儀；橢球面反射鏡與樣品之間可設半球形石英罩，保證探頭內部的環境封閉，反射鏡不受污染。樣品臺用來固定和移動樣品，通過機械限位和光譜信號反饋調節樣品高度，實現系統自動調焦。

實施例一