[實用新型]光路延時雙脈沖LIBS裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201921828906.7
• 申請日: 2019-10-28
• 公開（公告）號: CN211179532U
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 步揚(yáng);王遠(yuǎn)航;孫晨薇;徐靜浩;王向朝
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所
• 主分類號: G01N21/63
• 分類號: G01N21/63;G01N21/01
• 代理公司: 上海恒慧知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 張寧展

本實用新型公開了一種光路延時雙脈沖LIBS裝置。本裝置采用分光鏡將一臺激光器射出的激光光束分成兩束，其中一束光經(jīng)過聚焦后直接照射在待測樣品表面，另一束光先通過光路延時器延遲一定時間，再經(jīng)過聚焦，最后照射在待測樣品表面。通過選擇反射率和透過率不同的分光鏡，可以實現(xiàn)分光光束能量的調(diào)整。通過調(diào)整光路延時器，可以改變延時光路的光程，從而改變兩束激光的光程差，實現(xiàn)延遲時間的改變。相較于現(xiàn)有的雙脈沖LIBS裝置，本裝置只需要一臺激光器，不需要數(shù)字延時脈沖發(fā)生器，降低了系統(tǒng)成本，縮小了系統(tǒng)體積，有利于雙脈沖LIBS裝置的集成、推廣和小型化。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及激光診斷和光譜探測領(lǐng)域，特別涉及一種光路延時雙脈沖激光誘導(dǎo)擊穿光譜(LIBS)裝置。

背景技術(shù)

激光誘導(dǎo)擊穿光譜(LIBS)技術(shù)是近年來發(fā)展迅速的一種元素成分分析技術(shù)，它采用高能量短脈寬的脈沖激光作為激發(fā)源，將脈沖激光聚焦后照射在樣品表面，使樣品加熱、燒蝕、解離、激發(fā)、電離，產(chǎn)生等離子體，通過分析等離子體發(fā)射光譜中特征譜線的位置和強(qiáng)度信號，可以獲得樣品的元素成分和元素濃度信息。LIBS 技術(shù)的特點(diǎn)是檢測速度快，幾乎不需要樣品制備，檢測元素范圍廣，可原位檢測，因此在元素檢測和工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。

雙脈沖激光誘導(dǎo)擊穿光譜(LIBS)技術(shù)主要分為三種：共線雙脈沖LIBS技術(shù)、正交預(yù)燒蝕雙脈沖LIBS技術(shù)和正交再加熱雙脈沖LIBS技術(shù)。其中共線雙脈沖LIBS 技術(shù)采用兩束共線的脈沖激光依次垂直燒蝕樣品，誘導(dǎo)樣品產(chǎn)生等離子體；正交預(yù)燒蝕雙脈沖LIBS技術(shù)先采用平行于樣品表面的脈沖激光擊穿樣品表面附近的空氣，再用垂直于樣品表面的脈沖激光燒蝕樣品，使樣品產(chǎn)生等離子體；正交再加熱雙脈沖LIBS技術(shù)先采用垂直于樣品表面的脈沖激光對樣品燒蝕產(chǎn)生等離子體，再用平行于樣品表面的脈沖激光對產(chǎn)生的等離子繼續(xù)加熱。與單脈沖LIBS相比，雙脈沖LIBS可以增強(qiáng)發(fā)射光譜信號強(qiáng)度，提高信噪比，提高信號穩(wěn)定性，因此得到了越來越廣泛的應(yīng)用。

傳統(tǒng)的雙脈沖LIBS系統(tǒng)需要兩臺激光器產(chǎn)生兩個高能量短脈寬的脈沖激光，需要數(shù)字延時脈沖發(fā)生器控制兩束脈沖激光之間的延遲時間。這使得雙脈沖LIBS 系統(tǒng)與單脈沖LIBS系統(tǒng)相比，體積變大，成本變高，不利于雙脈沖LIBS系統(tǒng)的集成和推廣，阻礙了雙脈沖LIBS系統(tǒng)的小型化。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型的目的在于提供一種光路延時雙脈沖LIBS裝置，通過激光分束、光路延時的方法取代雙激光器、數(shù)字脈沖延時器，解決傳統(tǒng)雙脈沖LIBS系統(tǒng)存在的成本高、體積大等問題。

本實用新型采取的技術(shù)方案如下：

一種光路延時雙脈沖LIBS裝置，包括脈沖激光器，分光鏡，光程可調(diào)的光路延時器，反光鏡A，反光鏡B，擴(kuò)束準(zhǔn)直聚焦透鏡組A，擴(kuò)束準(zhǔn)直聚焦透鏡組B，收集透鏡，光纖，光譜儀，計算機(jī)和供待測樣品放置的位移臺；

所述的脈沖激光器發(fā)射的脈沖激光經(jīng)分光鏡分為透射光和反射光，其中反射光經(jīng)反光鏡B反射后，經(jīng)擴(kuò)束準(zhǔn)直聚焦透鏡組A聚焦照射在待測樣品表面；所述的透射光通過光路延時器，然后被反光鏡A反射，經(jīng)擴(kuò)束準(zhǔn)直聚焦透鏡組B聚焦后照射在待測樣品表面；

兩束激光雙脈沖照射在待測樣品表面產(chǎn)生等離子體，等離子體發(fā)出的光由收集透鏡收集后，經(jīng)光纖傳輸至光譜儀，光譜儀與計算機(jī)相連，可以對采集到的光譜進(jìn)行分析；

所述的計算機(jī)控制位移臺將待測樣品移動到指定位置。

所述的分光鏡，激光通過該分光鏡后可分為兩束，一束為透射光，一束為反射光，采用透射率和反射率不同的分光鏡可以改變雙脈沖LIBS光束能量的配比。

所述的光路延時器，可通過調(diào)節(jié)延時光路內(nèi)部結(jié)構(gòu)，如光纖長短、反射鏡位置等，改變光程，調(diào)節(jié)激光通過光路延時器的時間，從而控制延遲時間。

所述的光譜儀自帶外部觸發(fā)模塊和延時模塊，通過與激光器相連，可調(diào)整激光產(chǎn)生和光譜采集之間的延遲時間，優(yōu)化采集光譜的信噪比。