[發明專利]一種瞬穩態激光誘導擊穿光譜檢測系統

有效

• 申請號: 202010225376.8
• 申請日: 2020-03-26
• 公開（公告）號: CN111289497B
• 公開（公告）日: 2023-06-30
• 發明（設計）人: 趙天卓;肖紅;樊仲維;聶樹真;李欣;鐘奇秀;趙晟海;黃文迪
• 申請（專利權）人: 中國科學院空天信息創新研究院
• 主分類號: G01N21/71
• 分類號: G01N21/71
• 代理公司: 北京凱特來知識產權代理有限公司 11260
• 代理人: 鄭立明;陳亮

1.一種瞬穩態激光誘導擊穿光譜檢測系統，其特征在于，所述系統包括激光光源模塊、激光聚焦模塊、等離子體輻射收集模塊、等離子體分光及探測模塊、控制電路及數據處理模塊，其中：

所述激光光源模塊產生脈沖寬度微秒至秒級的激光束，所述激光聚焦模塊將所述激光光源模塊發射的誘導激勵的激光束匯聚到被測樣品的表面；

所述被測樣品產生寬光譜范圍誘導等離子體散射光信號，所述等離子體輻射收集模塊采集該光信號后，將該光信號匯聚到所述等離子體分光及探測模塊中；

所述等離子體分光及探測模塊對匯聚來的光信號進行光譜分光，并探測獲得不同波長的光譜強度數據；

所述控制電路及數據處理模塊分別與所述激光光源模塊和等離子體分光及探測模塊電連接，用于對所述激光光源模塊和等離子體分光及探測模塊進行時序控制，具體在燒蝕期間控制所述激光光源模塊發出激光束的時間分布，形成瞬間穩定的等離子體發射；并同時控制所述等離子體分光及探測模塊進行等離子體信號的探測，以實現基于光譜信號的元素成分定性定量分析；

其中，所述系統還包括等離子體波形監測模塊，所述等離子體波形監測模塊分別與所述等離子體輻射收集模塊和控制電路及數據處理模塊電連接，用于收集所述等離子體輻射收集模塊采集的等離子體時間強度波形，實時檢測激發過程中的等離子體狀態，并對每個激光脈沖所對應的光譜進行修正或者篩選，以提高等離子體信號的穩定性；

所述系統還包括激光時間波形監測模塊，所述激光時間波形監測模塊分別與所述激光聚焦模塊和控制電路及數據處理模塊電連接，用于采集所述激光聚焦模塊所發出激光的時間波形，在建立激光時間波形與單個元素或者多個元素等離子體信號強度的關系條件下，通過對激光時間波形的設計，實現等離子體信號強度及分布的精確控制。

2.根據權利要求1所述瞬穩態激光誘導擊穿光譜檢測系統，其特征在于，所述激光光源模塊包括半導體激光器、固體或氣體激光器。

3.根據權利要求1所述瞬穩態激光誘導擊穿光譜檢測系統，其特征在于，

所述激光聚焦模塊和等離子體輻射收集模塊包括1至10片的球面、非球面透鏡或反射鏡，用來實現對所述激光光源模塊發射出的激光的發散角度、光斑尺寸、放射方向、偏振態進行調整。

4.根據權利要求1所述瞬穩態激光誘導擊穿光譜檢測系統，其特征在于，所述等離子體分光及探測模塊包括光譜儀和光譜探測器，其中：

若光譜儀為一維光柵分光系統，則光譜探測器配以線探測源；

若光譜儀為二維光柵分光系統，則光譜探測器配以面探測源；

如果只對特定波長的信號進行分析處理，對于一維光柵分光系統，則配以點探測源，對于二維光柵分光系統，則配以線或點探測源。