[發明專利]內窺式激光誘導擊穿光譜系統

在審

• 申請號: 202010964835.4
• 申請日: 2020-09-14
• 公開（公告）號: CN112229830A
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發明（設計）人: 孫晨薇;王遠航;步揚;吳芳;王向朝
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海光學精密機械研究所
• 主分類號: G01N21/71
• 分類號: G01N21/71
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 張寧展

1.一種針刺式內窺式激光誘導擊穿光譜系統，包括由光譜儀(1)、探測器(2)、微控制器(3)、氣體裝置(4)、計算機(5)、可編程延時器(6)、激光光源(7)、照明光源(8)、光源耦合系統(9)和致動連接器(10)構成的主機系統(A)以及針刺式LIBS探頭(B)，其特征在于，所述的針刺式LIBS探頭(B)與所述的致動連接器(10)相連，該致動連接器(10)控制所述的針刺式LIBS探頭(B)的旋轉與上下移動，從而實現三維掃描；

所述的針刺式LIBS探頭(B)包括反射鏡面(18)、套管(16)、以及位于該套管(16)內的第三光纖(17)、聚焦透鏡(22)、氣體輸入通道(19)和氣體輸出通道(21)；所述的套管(16)的一端與所述的致動連接器(10)相連，另一端設置所述的反射鏡面(18)形成密閉空間；在所述的套管(16)表面、且靠近反射鏡面(18)端設置出氣孔和進氣孔，所述的氣體輸入通道(19)的一端與所述的致動連接器(10)相連，另一端與所述的進氣孔相連通，所述的氣體輸出通道(21)的一端與所述的致動連接器(10)相連，另一端與所述的出氣孔相連通；所述的第三光纖(17)的一端與所述的致動連接器(10)相連，另一端與所述的聚焦透鏡(22)相連，且所述的第三光纖(17)、聚焦透鏡(22)和反射鏡面(18)同光軸。

2.根據權利要求1所述的針刺式內窺式激光誘導擊穿光譜系統，其特征在于，所述的致動連接器(10)包括用于連接針刺式LIBS探頭(B)的金屬連接頭(23)、旋轉控制系統和軸向微動控制系統；

所述的旋轉控制系統包括支桿(24)、軸承(25)、皮帶輪(26)、滑輪組合(27)和旋轉電機(29)；所述旋轉電機(29)的旋轉軸(28)通過軸承(25)、皮帶輪(26)和滑輪組合(27)帶動支桿(24)旋轉，該支桿(24)與金屬連接頭(23)相連，從而帶動針刺式LIBS探頭(B)360°轉動；

所述的軸向微動控制系統包括螺母(30)、具有外螺紋的微調螺桿(31)、和微型電機(32)；所述的螺母(30)與金屬連接頭(23)相連，所述微調螺桿(31)與第三光纖(17)相連，且外螺紋與螺母(30)的內螺紋相咬合，所述微型電機(32)控制螺母(30)及微調螺桿(31)的聯動，從而控制第三光纖(17)在針刺式LIBS探頭(B)中的軸向位移；

所述微型電機(32)和旋轉電機(29)分別與所述的微系統控制器(3)通過電信號連接。

3.根據權利要求2所述的針刺式內窺式激光誘導擊穿光譜系統，其特征在于，所述的軸向微動控制系統與所述的第三光纖(17)相連，用于控制第三光纖(17)和聚焦透鏡(22)的協同軸向運動，從而改變聚焦透鏡(22)與反射鏡面(18)之間的距離。

4.根據權利要求1所述的針刺式內窺激光誘導擊穿光譜系統，其特征在于：所述氣體裝置(4)通過輸入氣體管道(12)和輸出氣體管道(13)經連接致動器(10)分別與氣體輸入導管(19)和氣體輸出導管(21)相連，可以向待測物體表面吹掃氣體用于增強激發的等離子體光譜信號強度；若待測物體表面位于液體環境中，氣體裝置(4)通過向輸入氣體管道通入不溶于水的氣體，將待測物體表面液體吹掃開，降低液體環境對探測結果的影響；通過輸入及輸出氣體管道在針刺式LIBS探頭(B)內制造多種氣體介質環境，滿足不同波長的激光檢測待測元素的介質環境要求。

5.根據權利要求1所述的針刺式內窺激光誘導擊穿光譜系統，其特征在于：聚焦透鏡(17)為半球形的透光球，鍍有增透膜。

6.根據權利要求1所述的針刺式內窺激光誘導擊穿光譜系統，其特征在于：所述的氣孔(20)的材質為聚四氟乙烯，僅允許氣體通過。