[發明專利]一種元素與缺陷的激光光聲復合非接觸檢測系統

在審

• 申請號: 201910801864.6
• 申請日: 2019-08-28
• 公開（公告）號: CN110487897A
• 公開（公告）日: 2019-11-22
• 發明（設計）人: 羅為;郭連波;萬青;葉曉琦;馬浴陽;傅邱云
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04;G01N21/88
• 代理公司: 42201 華中科技大學專利中心
• 代理人: 許恒恒;李智<國際申請>=<國際公布>=

1.一種元素與缺陷的激光光聲復合非接觸檢測系統，包括脈沖激光器(3)、光譜探測單元、超聲波探測單元、樣品臺單元以及分析控制單元，其中，

分析控制單元包括數字延時器(11)和計算機(7)，數字延時器(11)與計算機(7)相連以受計算機控制，

樣品臺單元包括位移平臺，該位移平臺用于放置待分析樣品(9)，能夠帶動待分析樣品(9)移動，從而實現對待分析樣品(9)空間位置的調節，并且該位移平臺與數字延時器(11)相電連接，

脈沖激光器(3)用于發射出脈沖激光，該脈沖激光用于入射至待分析樣品上以同時產生等離子體和超聲波，

光譜探測單元用于對等離子體火焰發射的可見光光譜進行探測，以獲得關于待分析樣品中元素的信息，

其特征在于，超聲波探測單元用于對超聲波進行無接觸探測，基于干涉儀探測、或Q值滿足10⁵～10⁷的高Q值諧振器探測的原理，能夠在不接觸樣品的前提下獲得超聲信號，得到關于待分析樣品中缺陷的信息。

2.如權利要求1所述元素與缺陷的激光光聲復合非接觸檢測系統，其特征在于，超聲波探測單元具體基于干涉儀探測原理檢測超聲波，該超聲波探測單元包括分光器(14)、氦氖激光器(15)、激光干涉儀(16)和數字示波器(12),激光干涉儀(16)和數字示波器(12)電連接，數字示波器(12)同時連接計算機(7)和數字延時器(11)；

或者，超聲波探測單元具體基于高Q值諧振器探測原理檢測超聲波，該超聲波探測單元包括光纖激光器(17)、高Q值諧振器(18)、光電探測器(19)和數字示波器(12)，光電探測器(19)和數字示波器(12)電連接，數字示波器(12)同時連接計算機(7)和數字延時器(11)。

3.如權利要求1所述元素與缺陷的激光光聲復合非接觸檢測系統，其特征在于，光譜探測單元包括半透半反鏡(8)、全反射鏡(4)、聚焦物鏡(10)、光譜儀探測頭(2)、光譜儀(1)以及增強電荷耦合器件(6)，其中，

脈沖激光器(3)的出光口、半透半反鏡(8)依次位于同一水平光路上，半透半反鏡(8)的透射面與水平光路成45°角，

全反射鏡(4)活動安裝，當其位于光路時與半透半反鏡(8)平行，全反射鏡(4)和聚焦物鏡(10)依次位于半透半反鏡(8)的反射光路上，半透半反鏡(8)、全反射鏡(4)、聚焦物鏡(10)相互之間的距離能調節，

光譜儀采集探頭(2)位于半透半反鏡(8)的上方，其與光譜儀(1)通過光纖連接，增強電荷耦合器件(6)安裝在光譜儀(1)上，光譜儀(1)通過與計算機(7)電連接。

4.如權利要求1所述元素與缺陷的激光光聲復合非接觸檢測系統，其特征在于，所述脈沖激光器(3)和所述光譜儀(1)同時與數字延時器(11)電連接。

5.如權利要求2所述元素與缺陷的激光光聲復合非接觸檢測系統，其特征在于，對于分光器(14)、氦氖激光器(15)及激光干涉儀(16)，氦氖激光器(15)用于發射探測激光，通過分光器(14)分成兩束頻率相同的光，一束光作為參考光，一束光作為探測光打到待分析樣品(9)上，探測光受超聲微小振動影響，其相位發生變化之后與參考光在激光干涉儀(16)內發生干涉，進而通過光電調制器將光信號轉換為電信號，在數字示波器(12)上顯示超聲波信號；

對于光纖激光器(17)、高Q值諧振器(18)及光電探測器(19)，高Q值諧振器(18)能夠在經過超聲波應力作用時，由于光彈效應，使該高Q值諧振器(18)內的折射率發生變化，導致諧振器頻譜偏移；光纖激光器(17)則入射激光耦合到該高Q值諧振器中，由于諧振器頻譜偏移而導致波長偏移，最終能夠通過光電探測器(19)獲得超聲波信號的信息。

6.如權利要求1所述元素與缺陷的激光光聲復合非接觸檢測系統，其特征在于，位移平臺具體為3D位移平臺，能夠帶動待分析樣品(9)能沿X向、Y向以及Z向移動，從而實現對待分析樣品在三維方向的位置調節。