[實(shí)用新型]便攜式激光誘導(dǎo)擊穿光譜分析裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201721677594.5
• 申請日: 2017-12-06
• 公開（公告）號(hào): CN207662798U
• 公開（公告）日: 2018-07-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曾愛軍;陳國飛;陳寬;劉華;李婧御
• 申請（專利權(quán)）人: 南京先進(jìn)激光技術(shù)研究院
• 主分類號(hào): G01N21/71
• 分類號(hào): G01N21/71;G01N21/01
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本實(shí)用新型公開了一種便攜式激光誘導(dǎo)擊穿光譜分析裝置，包括激光器，分束單元，反射鏡組，離軸拋物面鏡和光譜儀；激光器出射的激光經(jīng)所述分束單元平行透射到反射鏡組，經(jīng)反射鏡組反射后聚焦于待測樣品表面；待測樣品發(fā)出的信號(hào)光經(jīng)反射鏡組反射后平行出射到分束單元，激光與信號(hào)光在分束單元與待測樣品之間的光路同軸，經(jīng)分束單元反射到離軸拋物面鏡，經(jīng)離軸拋物面鏡反射后傳輸至光譜儀，連接控制盒進(jìn)行光譜分析與顯示。本實(shí)用新型的裝置克服了透射式非同軸光譜分析裝置的缺點(diǎn)，同時(shí)增大了聚焦激光的數(shù)值孔徑，縮小了焦斑，提高了作用于物體表面的激光能量密度，可降低儀器對激光器能量的要求，具有相當(dāng)可預(yù)見的工業(yè)和商業(yè)應(yīng)用的價(jià)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及元素光譜分析技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種便攜式激光誘導(dǎo)擊穿光譜分析裝置。

背景技術(shù)

激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)是一種基于原子發(fā)射光譜的檢測技術(shù)，即依靠高能量的激光脈沖來加熱樣品表面，使得樣品表面微粒獲得足夠的能量脫離表面進(jìn)而擊穿得到等離子體，探測原子發(fā)射光譜。由于其檢測速度快，能夠分析氣體、液體、固體，能夠進(jìn)行全元素分析，能夠遠(yuǎn)程檢測等一系列優(yōu)點(diǎn)，激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)可以被廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測、生物醫(yī)學(xué)、地質(zhì)研究等許多領(lǐng)域。針對考古學(xué)、建筑、文物檢測、藝術(shù)品鑒定等取樣不便和工業(yè)上實(shí)地抽樣檢測要求，便攜式激光誘導(dǎo)擊穿光譜系統(tǒng)具有體積小、攜帶方便、輕盈等特點(diǎn)，成為解決上述問題的選擇。

現(xiàn)有的激光誘導(dǎo)擊穿光譜分析裝置通常采用透射式非同軸結(jié)構(gòu)，即激光聚焦或光譜收集元件為透射式光學(xué)元件，且激發(fā)光路和信號(hào)光路非同軸，如圖1所示。激光器R1發(fā)出高能短脈沖，由透鏡R2聚焦于待測樣品表面R3，產(chǎn)生激光等離子體，其發(fā)射譜線由準(zhǔn)直器R4準(zhǔn)直，再耦合入光纖R5，最終傳輸入光譜儀R6進(jìn)行分析。

現(xiàn)有的透射式非同軸結(jié)構(gòu)激光誘導(dǎo)擊穿光譜分析裝置存在如下缺點(diǎn)：

(1)原子發(fā)射光譜范圍一般在200～800nm，采用透射元件作為寬光譜收集元件難以消除色差，使各波長光譜收集效率不一致，同時(shí)寬光譜復(fù)消色差元件的價(jià)格昂貴，大大提高了成本；

(2)激發(fā)光路和收集光路非同軸的設(shè)置限制了采集光譜的接收面積，降低了激光等離子體半球發(fā)射光譜的利用率，以至于需要更高能量的激光器，增加了儀器的成本，降低了安全性；

(3)現(xiàn)有的大部分激光誘導(dǎo)擊穿光譜分析儀體積較大，多為臺(tái)式，不適合搬運(yùn)操作。

實(shí)用新型內(nèi)容

發(fā)明目的：針對以上問題，本實(shí)用新型提出一種便攜式激光誘導(dǎo)擊穿光譜分析裝置。

技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述設(shè)計(jì)目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是：一種便攜式激光誘導(dǎo)擊穿光譜分析裝置，包括激光器，分束單元，反射鏡組，離軸拋物面鏡和光譜儀；所述激光器出射的激光經(jīng)所述分束單元平行透射到所述反射鏡組，經(jīng)所述反射鏡組反射后聚焦于待測樣品表面；所述待測樣品發(fā)出的信號(hào)光經(jīng)所述反射鏡組反射后平行出射到所述分束單元，所述激光與信號(hào)光在所述分束單元與所述待測樣品之間的光路同軸，經(jīng)所述分束單元反射到所述離軸拋物面鏡，經(jīng)所述離軸拋物面鏡反射后傳輸至所述光譜儀。

進(jìn)一步地，所述反射鏡組包括第一球面鏡和第二球面鏡；激光器出射的激光經(jīng)所述分束單元平行透射到所述第一球面鏡，經(jīng)所述第一球面鏡反射到第二球面鏡，經(jīng)所述第二球面鏡反射后聚焦于測試樣品表面；所述待測樣品發(fā)出的信號(hào)光傳輸至第二球面鏡，經(jīng)第二球面鏡反射到第一球面鏡，經(jīng)第一球面鏡反射后平行出射至分束單元。

進(jìn)一步地，所述分束單元為二向色鏡，所述二向色鏡將入射的激光和由反射鏡組反射出的信號(hào)光分束；所述二向色鏡對所述激光高反且對所述信號(hào)光高透，或?qū)λ黾す飧咄盖覍λ鲂盘?hào)光高反；所述激光入射所述二向色鏡的入射角為45度，分束后的激光和信號(hào)光相互垂直。