[發(fā)明專利]激光誘導擊穿光譜-大氣壓輝光放電聯(lián)用裝置

在審

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• 申請日: 2021-06-01
• 公開（公告）號: CN113504218A
• 公開（公告）日: 2021-10-15
• 發(fā)明（設計）人: 汪正;李悅;張國霞
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海硅酸鹽研究所
• 主分類號: G01N21/71
• 分類號: G01N21/71;G01N21/67
• 代理公司: 上海瀚橋專利代理事務所(普通合伙) 31261
• 代理人: 曹芳玲;鄒蘊

本發(fā)明提供一種激光誘導擊穿光譜?大氣壓輝光放電聯(lián)用裝置，包括激光誘導擊穿光譜系統(tǒng)、大氣壓輝光放電系統(tǒng)和底部放置有固體樣品的樣品腔；激光誘導擊穿光譜系統(tǒng)以將固體樣品剝蝕成氣溶膠顆粒，并產生激光誘導擊穿等離子體的形式在固體樣品的表面形成激光誘導擊穿等離子體放電區(qū)域；大氣壓輝光放電系統(tǒng)以在大氣環(huán)境下生成大氣壓輝光放電等離子體的形式在固體樣品的表面形成大氣壓輝光放電區(qū)域；激光誘導擊穿等離子體放電區(qū)域與大氣壓輝光放電區(qū)域在固體樣品的表面重疊，在樣品腔內共同對氣溶膠顆粒進行激發(fā)。

技術領域

本發(fā)明屬于原子光譜分析領域，涉及原子發(fā)射光譜激發(fā)源技術領域，更具體地，涉及一種可應用于固體樣品微區(qū)分析的原子發(fā)射光譜領域的激光誘導擊穿光譜-大氣壓輝光放電聯(lián)用裝置。

背景技術

激光誘導擊穿光譜（laser-induced breakdown spectroscopy，LIBS）是一種能夠對固、液和氣等多狀態(tài)物質進行無損或微損、多元素同步、快速、原位分析的光譜檢測技術；基于這些優(yōu)點，LIBS技術廣泛地應用于環(huán)境監(jiān)測、工業(yè)、古董檢測、農業(yè)與食品化學、外星球地質探測等領域。目前LIBS技術存在的一個明顯問題就是檢測靈敏度偏低，易使其在微量元素分析方面受到限制。

大氣壓輝光放電（Atmospheric pressure glow discharge，APGD）是在大氣環(huán)境下產生的尺寸在毫米量級的穩(wěn)定等離子體，其結構簡單、功耗低、放電穩(wěn)定；此外，APGD放電單元尺寸小，可便捷地移動與安放，是一種理想的二次激發(fā)源。

如果適當將大氣壓輝光放電和激光誘導擊穿光譜聯(lián)合使用，則存在改善激光誘導擊穿光譜檢測靈敏度和應用范圍的可能性，然而目前市面上尚無將兩者聯(lián)合使用的檢測裝置。

發(fā)明內容

發(fā)明要解決的問題：

針對以上存在的問題，本發(fā)明目的在于提供一種激光誘導擊穿光譜-大氣壓輝光放電聯(lián)用裝置，可提高傳統(tǒng)激光誘導擊穿光譜檢測時的元素靈敏度，擴展激光誘導擊穿光譜的檢測能力和應用范圍。

解決問題的手段：

本發(fā)明提供一種激光誘導擊穿光譜-大氣壓輝光放電聯(lián)用裝置，包括激光誘導擊穿光譜系統(tǒng)、大氣壓輝光放電系統(tǒng)和底部放置有固體樣品的樣品腔；所述激光誘導擊穿光譜系統(tǒng)以將固體樣品剝蝕成氣溶膠顆粒，并產生激光誘導擊穿等離子體的形式在所述固體樣品的表面形成激光誘導擊穿等離子體放電區(qū)域；所述大氣壓輝光放電系統(tǒng)以在大氣環(huán)境下生成大氣壓輝光放電等離子體的形式在所述固體樣品的表面形成大氣壓輝光放電區(qū)域；所述激光誘導擊穿等離子體放電區(qū)域與所述大氣壓輝光放電區(qū)域在所述固體樣品的表面重疊，在所述樣品腔內共同對所述氣溶膠顆粒進行激發(fā)。

根據本發(fā)明，所述激光誘導擊穿等離子體和所述大氣壓輝光放電等離子體在所述樣品腔內共同對所述氣溶膠顆粒進行激發(fā)，從而提高了傳統(tǒng)激光誘導擊穿光譜系統(tǒng)的檢測靈敏度。

優(yōu)選地，本發(fā)明中，所述激光誘導擊穿光譜系統(tǒng)包括激光發(fā)射裝置、三維移動平臺、時序控制系統(tǒng)和檢測系統(tǒng)；所述激光發(fā)射裝置用于發(fā)射高能激光束對固體樣品進行剝蝕，并產生激光誘導擊穿等離子體，所述三維移動平臺用于放置所述樣品腔，所述時序控制系統(tǒng)設置采集特征原子發(fā)射光譜的參數，所述檢測系統(tǒng)包括光纖和增強電荷耦合器件，通過所述光纖采集特征原子發(fā)射光譜，并將光譜信號發(fā)送到光譜儀進行分辨和處理。借助于此，通過調整所述三維移動平臺的位置，使所述激光發(fā)射裝置發(fā)射的激光聚焦于位于所述大氣壓輝光放電區(qū)域的采樣點位置的固體樣品，對所述固體樣品進行剝蝕，生成氣溶膠顆粒和激光誘導擊穿等離子體，確保所述激光誘導擊穿等離子體放電區(qū)域與所述大氣壓輝光放電區(qū)域在時間和空間重疊。通過所述時序控制系統(tǒng)設置光譜儀延遲時間等參數，所述檢測系統(tǒng)根據這些參數，利用所述光纖來采集等離子體發(fā)出的特征原子發(fā)射光譜，將光譜信號發(fā)送到用于分析光譜信號的光譜儀中進行分辨和處理。