[實用新型]一種快速優化激光誘導擊穿光譜透鏡距離的裝置

有效

• 申請號: 201822173128.4
• 申請日: 2018-12-24
• 公開（公告）號: CN209821068U
• 公開（公告）日: 2019-12-20
• 發明（設計）人: 劉艷麗;石玉龍;宋月;劉需;鋸小然
• 申請（專利權）人: 河鋼股份有限公司
• 主分類號: G01N21/71
• 分類號: G01N21/71
• 代理公司: 13108 石家莊冀科專利商標事務所有限公司
• 代理人: 趙幸

一種快速優化激光誘導擊穿光譜透鏡距離的裝置，屬于等離子體發射光譜測量設備技術領域，用于快速優化激光誘導擊穿光譜透鏡與樣品表面距離。其技術方案是：匯聚透鏡部分位于激光器與樣品夾持部分之間，樣品夾持在樣品夾持部分中，收光部分與光譜儀相連接。匯聚透鏡部分的轉接板與激光器出光口相連接，四個滑動桿的上端與轉接板連接，匯聚透鏡鏡圈圓周可以沿著四個滑動桿上下滑動，匯聚透鏡固定在匯聚透鏡鏡圈中心部位，匯聚透鏡鏡圈與千分尺的手輪為聯動連接。本實用新型調整精度高、成本低、體積小，可以達到最優化的LTSD，對改善光譜信號強度、燒蝕面積、燒蝕深度及光譜信號穩定性都有良好作用，提高了激光誘導擊穿光譜測量精度。

技術領域

本實用新型涉及一種快速優化激光誘導擊穿光譜透鏡與樣品表面距離的裝置，屬于等離子體發射光譜測量設備技術領域。

背景技術

激光誘導擊穿光譜（Laser Induced Breakdown Spectroscopy，LIBS）技術是一種原子發射光譜法，其工作流程為：利用脈沖激光器發出一定頻率、一定能量的脈沖激光，經過匯聚透鏡系統聚焦在樣品表面，誘導剝蝕樣品并產生等離子體，等離子體信號經收光系統送入光譜儀進行探測及分析處理，實現對樣品定性、定量分析。LIBS技術具有簡便、快速、無需繁瑣樣品制備、多元素同時檢測等優勢，在鋼鐵行業中廣泛推廣LIBS方法可為用戶帶來特別的利益。

激光誘導等離子體是一個瞬態多變的過程，LIBS對樣品檢測時，匯聚透鏡到樣品表面距離（Lens-to-sample distance, LTSD）是影響等離子體特性的一個重要因素，LTSD的優化對光譜信號強度、燒蝕面積、燒蝕深度及光譜信號穩定性都有極大影響，從而影響了LIBS技術檢測精密度及準確性。

目前，國內外研究者常常采用高精密平移臺承載樣品或匯聚透鏡進行移動的方式改變LTSD，高精密平移臺雖然調整精度較高，但成本高、體積大，而且電動平移臺還需要配備電控箱，不適用于初步試驗研究及后期設備集成。

對于各個樣品，形狀各異，高度不同、平整度不同，為保證各個樣品的檢測面一致，還需配置樣品夾持裝置。中國專利申請號201620434002.6和201820032976.0分別公開了“[l1] 種激光誘導擊穿光譜檢測固體試樣的夾持裝置”和“一種激光誘導擊穿光譜檢測不規則固體試樣夾持裝置”，這兩項專利提供了一種樣品夾持定位模塊，這種樣品夾持定位模塊可以用于固定樣品，并可自適應樣品的高度及規格，保證各樣品的檢測面均一致，進而保證了實驗功率密度一致。

由于光學系統的像差、色差等影響，匯聚透鏡實際焦距（實際焦平面位置）往往與標稱焦距不重合，利用軟件模擬又需要大量機械尺寸定位，尋找焦平面比較復雜。

調整位置后在不同的LTSD處進行實驗，得到的大量光譜數據需要進行分析處理及對比，如信號強度、信號波動性等，從而確定最優LTSD，整個實驗、處理及比較的過程較為繁瑣，快速處理的軟件涉及保密往往成本較高。

綜上所述，本領域目前存在著發展一種快速優化LTSD的裝置的技術需求。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是提供一種快速優化激光誘導擊穿光譜透鏡距離的裝置，這種裝置能夠解決目前LIBS設備在成分檢測過程中的LTSD調整繁瑣、成本高、處理過程復雜的問題，快速優化位置參數，提升信號穩定性進而提高檢測準確性。

解決上述技術問題的技術方案是：