[發(fā)明專利]一種基于光束整形改善激光誘導(dǎo)擊穿光譜可重復(fù)性的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110436720.2
• 申請日: 2021-04-22
• 公開（公告）號: CN113310968B
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王哲;顧煒倫;侯宗余
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: G01N21/71
• 分類號: G01N21/71;G01N21/01
• 代理公司: 北京鴻元知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11327
• 代理人: 陳英俊

1.一種基于光束整形改善激光誘導(dǎo)擊穿光譜可重復(fù)性的方法，其特征在于包括以下步驟：

1)由激光器發(fā)出一束脈沖激光，光束能量密度分布為高斯形；

2)使高斯形光束通過光束整形器，將其變?yōu)橹行哪芰棵芏壬缘汀⑼鈬愿叩陌夹喂馐凰霭夹喂馐梢暈樵谄巾斝喂馐闹行奶幮纬梢粋€凹陷，凹形光束的能量密度分布表示為：

y(r)＝y(tǒng)_f(r)-y_c(r) (1)

其中，r表示至光束中心的距離；y(r)、y_f(r)和y_c(r)分別表示凹形光束、平頂形光束和凹陷至光束中心的距離為r處的能量密度；

3)凹形光束經(jīng)聚焦透鏡聚焦至待測物質(zhì)表面，燒蝕待測物質(zhì)，產(chǎn)生等離子體；

4)等離子體發(fā)出的輻射光經(jīng)過光纖探頭采集傳入光譜儀，得到激光誘導(dǎo)擊穿光譜；

5)將激光誘導(dǎo)擊穿光譜傳輸至計算機，對激光誘導(dǎo)擊穿光譜進行分析處理。

2.如權(quán)利要求1所述的一種基于光束整形改善激光誘導(dǎo)擊穿光譜可重復(fù)性的方法，其特征在于，凹陷形狀為半橢球形、倒圓錐形、倒圓臺形或圓柱形。

3.如權(quán)利要求2所述的一種基于光束整形改善激光誘導(dǎo)擊穿光譜可重復(fù)性的方法，其特征在于，當(dāng)凹陷形狀為半橢球形、倒圓錐形、倒圓臺形或圓柱形時，凹陷能量密度分布分別用下式表示：

y_c4(r)＝h_c 0≤r≤R_c (5)

上式中，y_c1(r)、y_c2(r)、y_c3(r)和y_c4(r)分別表示半橢球形、倒圓錐形、倒圓臺形和圓柱形凹陷至光束中心距離為r處的能量密度；h_c為凹陷的深度，R_c為凹陷頂部的半徑，R_cb為倒圓臺形凹陷底部的半徑。

4.如權(quán)利要求2或3所述的一種基于光束整形改善激光誘導(dǎo)擊穿光譜可重復(fù)性的方法，其特征在于，以h_f和R_f分別表示平頂形光束能量密度分布y_f(r)的深度與半徑，應(yīng)滿足h_c/h_f＝0.01～0.5，R_c/R_f＝0.01～0.5，0＜R_cb＜R_c。

5.如權(quán)利要求1所述的一種基于光束整形改善激光誘導(dǎo)擊穿光譜可重復(fù)性的方法，其特征在于，所述光束整形器采用衍射型光束整形元件。

6.如權(quán)利要求5所述的一種基于光束整形改善激光誘導(dǎo)擊穿光譜可重復(fù)性的方法，其特征在于，所述衍射型光束整形元件包括相息圖相位片、二元光學(xué)元件或空間光調(diào)制器。

7.如權(quán)利要求1所述的一種基于光束整形改善激光誘導(dǎo)擊穿光譜可重復(fù)性的方法，其特征在于，步驟4)中在等離子體產(chǎn)生后0.8μs～2.0μs開始采集輻射光，曝光時間為30μs～2000μs。