專利名稱：一種基于雙激光光源的激光探針微區(qū)成分分析儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種采用雙激光光源的激光探針微區(qū)成分分析儀，主要用于物質 微區(qū)元素成分的定性與精確定量分析。
背景技術：
激光誘導擊穿光譜(LaserInduced Breakdown Spectroscopy，簡稱 LIBS)技術是 一種新型的原子光譜分析技術，它是通過將脈沖激光束聚焦到物質表面燒蝕形成等離子體 而發(fā)射出光譜，通過采集等離子體光譜來分析其元素的成分及其含量。由于其具有獨特的 多元素同步實時分析能力，簡單的樣品預處理要求，特別是能夠實現野外、實時在線和高危 險環(huán)境下的遠程檢測，因此該技術一出現便受到了極大的關注并被廣泛應用于各種對象的 定性、定量分析。LIBS技術目前主要顯現出以下兩個主要方面的發(fā)展趨勢一、在宏觀探測 方面采用高能量、短脈沖的激光器對宏觀物質進行探測，例如采用納秒激光器，甚至是飛 秒激光器，主要是降低LIBS探測極限和提高元素的分析精度。二、將LIBS、攝像頭和工作臺 結合在一起制成類似電子探針式的激光探針微區(qū)成分分析儀，使其具備電子探針式的微區(qū) 探測功能，且在探測精度、實時分析以及激光微區(qū)方面都優(yōu)于電子探針儀。LIBS技術有著顯著的技術優(yōu)勢，同時現有的LIBS技術又存在著以下不足，主要包 括第一，探測極限差；第二，其他元素的干擾、基體效應影響；第三，可靠性不高。中國專利 文獻《一種激光探針微區(qū)成分分析儀》(申請?zhí)枮?00910062846，
公開日為2009年11月25 日)公開了一種基于微區(qū)成分探測分析的激光探針儀，該激光探針儀器主要是由LIBS、工 業(yè)CCD、工作臺和控制系統(tǒng)組成，主要是針對物質微區(qū)成分的分析探測，因其采用了機械約 束機構，從而有效地降低了 LIBS的探測極限；同時采用三維工作臺，加上同軸光學系統(tǒng)設 計，使其能實現物質微區(qū)的原位分析探測。但是此激光探針微區(qū)成分分析儀仍然存在以下 不足第一，使用單個脈沖激光器并不能對等離子體進行充分的諧振激發(fā)，即其對等離子體 的二次激發(fā)效果不理想；第二，采用脈沖激光器不能完全有效的抑制和排除其他元素的干 擾，即不能很好的克服基體效應和其他元素的干擾，會影響其元素探測的選擇性和可靠性。 第三，單脈沖激光的使用限制了探測極限的降低和探測精度的進一步提高，會導致其對微 量、痕量元素的探測存在較大誤差。本實用新型所中所采用的雙激光激發(fā)光源能更好的對 上述技術方案進行補充和改進，彌補其不足。
發(fā)明內容為了克服現有LIBS技術和基于LIBS技術的針對微區(qū)探測的激光探針微區(qū)成分 分析儀存在的種種缺點，本實用新型提出了一種基于雙激光光源的激光探針微區(qū)成分分析 儀，該激光探針微區(qū)成分分析儀的探測極限低，元素分析精度高，元素選擇性好，更加穩(wěn)定可靠。本實用新型提供的一種基于雙激光光源的激光探針微區(qū)成分分析儀，其特征在 于固定波長激光器的出光口、衰減器，擴束鏡，小孔光闌，第一半透半反鏡依次位于同一水平光路上；第一全反鏡活動安裝，當其位于光路時與第一半透半反鏡平行；聚焦物鏡位于 第一全反射鏡的反射光路上；第二半透半反鏡位于第一全反射鏡與聚焦物鏡之間，或者第 一全反射鏡與第一半透半反鏡之間；波長可調諧激光器的出射光路上放置有第二全反鏡，第二全反鏡的反射面與水平 光路的夾角為45度，且第一半透半反鏡與第二全反鏡平行；工業(yè)(XD固定在固定支架的頂部，且位于第一全反射鏡的上方，工業(yè)(XD通過電纜 與計算機連接；固定支架的下方為移動支架，移動支架的底部安裝有鏡頭架轉盤，鏡頭架轉 盤上帶有多個鏡頭支架，在每個鏡頭支架上均安裝一個聚焦物鏡，各聚焦物鏡的放大倍率 不同；聚焦物鏡頭的下方為二維數控機床，二維數控機床置于基臺上；移動支架的側面安裝有絲桿與導軌，絲桿與導軌與電機連接，電機控制絲桿與導 軌帶動移動支架沿z軸上下運動，與二維數控機床共同構成x-y-z三軸運動系統(tǒng)；光纖探頭位于第二半透半反鏡的反射光路上，且通過光纖與光柵光譜儀連接，同 時光柵光譜儀與增強型CCD連接后接入計算機；固定波長激光器、波長可調諧激光器分別與數字延時發(fā)生器相連，數字延時發(fā)生 器與增強型(XD連接。本實用新型提供的基于雙激光光源的激光探針微區(qū)成分分析儀(以下簡稱“激光 探針儀”)，可以達到激光探針微區(qū)成分的準確定性或者精確定量分析的目的。具體而言，本 實用新型具有以下技術特點(1)本實用新型采用固定波長脈沖激光器與波長可調諧激光器相結合，形成雙激 光激發(fā)光源。傳統(tǒng)的LIBS技術之所以探測極限低，分析精度不高，選擇性差，無法排除其他 元素的干擾，其最關鍵因素之一是單脈沖激光光源激發(fā)條件下被分析物質中含量較多的 元素等離子體光譜信號將會湮沒含量較少的元素光譜信號，因此使得微量或者痕量元素的 檢測極限偏高，成分分析精度降低，并導致在針對某一種具體元素分析時的選擇性變差。造 成這一現象的主要原因在于目前國內外LIBS系統(tǒng)或可用于微區(qū)探測的MicroLIBS系統(tǒng)都 只是采用單激光光源激發(fā)，且使用的激光器波長都是固定的。而激光束激發(fā)物質的光譜時， 物質中不同的元素受到不同波長激光束照射后所產生的激發(fā)程度存在很大的差別，且單一 的激光光源無法對等離子體產生二次激發(fā)來提高其等離子體光譜信號強度，同時也很難有 效的排除其他元素的干擾。當激光束的光子能量與被探測物質的本征激發(fā)所需要的能量相當時，該元素的光 譜激發(fā)強度遠遠大于其它元素的激發(fā)強度，這樣，就可以抑制其它元素的光譜信號強度，提 高所設定元素的光譜信號強度，這一激發(fā)過程稱為諧振激發(fā)，它對于排除其他元素的干擾， 增強元素探測的選擇性，降低元素的探測極限，特別是對于大幅度提高微量或者痕量元素 的分析精度具有重要意義。本實用新型正是利用了物質諧振激發(fā)的這一技術特點，在現有 LIBS通常只采用單一固定波長激光器基礎上，增加波長可調諧激光器作為諧振激發(fā)光源組 成雙激光光源進行激發(fā)，從而最大限度激發(fā)被分析物質中指定元素的特征光譜，同時將其 它元素的特征光譜抑制到最小，相當將被測元素光譜進行了放大。這將大大降低激光探針 儀的探測極限，最大可能的排除了其他元素的干擾，提高了元素的分析精度。(2)在雙激光光源的基礎上同時結合采用等離子體約束結構技術，固定波長脈沖激光器在物質微區(qū)激發(fā)出等離子體，波長可調諧激光器在經過理想的延時后再對已激發(fā)出 的等離子體進行諧振激發(fā)，這樣可以有效克服背景噪聲的影響，同時采用專門設計的等離 子體約束機構，可以約束等離子體的運動方向和擴展范圍，從而延長等離子體信號的生存 壽命，降低元素檢測限，提高被分析元素的精度，雙激光光源和約束機構的應用將使得LIBS 技術的探測極限大大降低，分析精度大大提高。。(3)采用擴束鏡、小孔光闌和聚焦物鏡使聚焦激光束的光斑直徑更小。同時采用同 軸光學觀察和分析系統(tǒng)設計完成原位觀察和信號采集，在一般LIBS基礎上增加增強型電 荷耦合檢測儀(即增強型CCD)來對光譜信號進行放大處理。綜上所述，與普通LIBS技術和可用于物質微區(qū)探測的MicroLIBS技術相比較，該 雙激光光源的激光探針儀具有如下技術效果第一，激光探針儀的探測極限低，分析精度可高達ppm級，其探測極限和分析精度 都將遠遠優(yōu)于電子探針儀和掃描電鏡；第二，激光探針儀對物質的激發(fā)區(qū)域最小可達lym以下，其最小空間分辨率遠優(yōu) 于電子探針、掃描電鏡和MicroLIBS等；第三，激光探針儀適合導電和不導電物質的高精度微區(qū)成分分析，因此，該設備可 以用于包括金屬、陶瓷、玻璃、塑料等幾乎所有固體物質的成分分析；而電子探針、掃描電鏡 一般只適合對導電材料的成分分析，且一般分析精度只達百分之幾；第四，激光探針儀不需要真空，物質樣品尺寸不受限制，并且對環(huán)境要求低，可以 搬運到大型零部件的現場進行進行實時在線探測分析；最后，激光探針儀的擴展空間大，可以發(fā)展成為系列專用成分檢測儀器，例如便攜 式的激光探針儀，滿足不同目的的檢測要求，特別是針對器件的無損探測。因此該雙激光束 微區(qū)成分分析儀可以廣泛應用于工業(yè)、農業(yè)、采礦、安全檢測等眾多領域。
圖1為本實用新型激光探針微區(qū)成分分析儀的第一種具體實施方式
的結構示意 圖；圖2為圖1中區(qū)域A的放大示意圖；圖3為本實用新型激光探針微區(qū)成分分析儀的第二種具體實施方式
的結構示意 圖；圖4為雙激光光源平行放置的俯視示意圖。
具體實施方式
如圖1、2所示，本實用新型激光探針微區(qū)成分分析儀的結構為固定波長激光器1的出光口、衰減器34，擴束鏡2，小孔光闌35，第一半透半反鏡3 依次位于同一水平光路上，第一半透半反鏡3的透射面與基板9的夾角為45度，同時也與 水平光路成45度角。全反射鏡7活動安裝，當其位于光路時與第一半透半反鏡3平行。第 二半透半反鏡13和聚焦物鏡17依次位于第一全反射鏡7的反射光路上。波長可調諧激光器32位于固定波長激光器1的上方，其出射光路上放置有第二全 反鏡33，且第二全反鏡33與第一半透半反鏡3平行。[0030]工業(yè)(XD6固定在固定支架5的頂部，且位于第一全反射鏡7的上方，工業(yè)(XD6通 過光纜20與計算機24連接。固定支架5的下方安裝移動支架12，移動支架12的底部安裝 有鏡頭架轉盤15，鏡頭架轉盤15上帶有多個鏡頭支架，在每個鏡頭支架上均安裝一個聚焦 物鏡17，各聚焦物鏡17的放大倍率不同，通過旋轉鏡頭架轉盤15可以進行自由選擇。聚焦物鏡頭17的下方為二維數控機床19，二維數控機床19置于基臺27上。移動支架12的側面安裝有絲桿與導軌10，絲桿與導軌10和電機11連接。電機 11控制絲桿與導軌10帶動移動支架12沿Z軸上下運動，與二維數控機床19 (即x-y軸) 一起，構成x-y-z三維運動系統(tǒng)。光纖探頭14位于第二半透半反鏡13的反射光路上，且通過光纖21與光柵光譜儀 22連接，同時光柵光譜儀22與增強型(XD23連接后接入計算機24。固定波長激光器1、波長可調諧激光器32分別與數字延時發(fā)生器26相連，數字延 時發(fā)生器26與增強型(XD23連接。固定波長激光器1的主要作用是發(fā)射高能量的脈沖激光束來激發(fā)出物質微區(qū)的 等離子體，波長可調諧激光器32的作用是與激發(fā)出的待探測等離子體進行諧振激發(fā)，大大 增強其特征等離子體的光譜信號強度，排除其他元素等離子體信號的干擾。數字延時發(fā)生器26主要用于控制固定波長激光器1和波長可調諧激光器32之間 的延時時間。同時控制增強型CCD23開啟等離子光譜信號采集的延時時間。衰減器34用于衰減固定波長激光器1激發(fā)出的激光束能量，以控制和調節(jié)固定波 長激光器1輸出激光束使其達到理想的能量值。擴束鏡2將固定波長激光器1所輸出的激光束直徑擴大，以降低激光束的發(fā)散角。 充分利用聚焦物鏡17的數值孔徑，聚焦后獲得光斑直徑更小的激光束斑，從而提高激光探 針儀的最小空間分辨精度。小孔光闌35用于消除固定波長激光束的高階模式，保留其低階00模式。使固定 波長激光束的能量分布更加均勻。第二全反鏡33用于將水平入射的波長可調諧激光器輸出的激光束反射垂直向下 到第一半透半反鏡3上。第一半透半反鏡3由第二旋轉電磁鐵8所控制，主要用于引入波 長可調諧激光器激光束使之與固定波長激光束同光路。所述工業(yè)(XD6的主要作用和聚焦物鏡17 —起，構成樣品的高倍觀察系統(tǒng)，用于 樣品表面形貌的觀察分析。通過改變工業(yè)CCD6和聚焦物鏡17之間的距離，可以改變顯示 器25上被觀察樣品的表面形貌放大倍率。當全反射鏡7位于激光光路上時，將激光束水平光路反射向下，第二半透半反鏡 13可以讓固定波長激光束和波長可調諧激光器激光束透過，同時能將等離子體的光信號反 射進入光纖探頭14。所述絲桿與導軌10和電機11相連，可以在電機11的驅動下沿Z軸上下移動，根 據需要調節(jié)聚焦物鏡17到被分析樣品31之間的距離，使得激光束的焦點總是落在被分析 樣品31的表面。所述聚焦物鏡17的功能有三個一、直接觀察樣品表面光學形貌。二、作為導光系 統(tǒng)的一部分，將激光束聚焦后直接照射到被分析樣品31的表面。三、采集等離子體信號并 沿激光束光路反向傳輸到第二半透半反鏡13后反射進入光纖探頭14，以便進行光譜分析。[0045]所述光柵光譜儀22主要將等離子體光分解為各種元素的光譜線，所述增強型 CCD23主要將光譜線的信號進行放大，同時控制等離子信號的采集時間。計算機24可以采用臺式計算機或者筆記本電腦通過USB接口或者網線與增強型 CCD23的信號采集處理電路進行連接。計算機的軟件具有自動掃描、尋找原子光譜峰值、定 性識別和定量轉化計算等功能。約束機構30是確保激光探針成分分析精度的另一關鍵機構。約束機構30所使用 的材料可以是磁性或非磁性材料，采用磁性材料可以進一步延長等離子體的壽命。約束機 構30既不妨礙激光束的正常輸出，也不阻擋激光誘導的等離子體的光信號進入導光系統(tǒng)。 同時，由于約束機構30是空間較小的薄壁結構，又非?？拷环治鰳悠?1的表面，因此能 夠有效限制等離子體的運動方向和速率，延長其生存壽命，提高激光探針儀的分析精度。雙激光光源的激光探針微區(qū)成分分析儀能滿足物質微區(qū)準確的定性分析和精確 的定量分析，其工作原理及過程如下全反射鏡7處于偏離激光束的光路狀態(tài)，將被分析樣品31置于二維數控機床19 上。調整二維數控機床19在水平(x-y軸方向)的位置、以及移動支架12上聚焦物鏡17 的高度(z軸方向)，并適當調整聚焦物鏡17和工業(yè)CCD6之間的間距，使得被分析樣品31 表面處于觀察系統(tǒng)的焦點上，就可以在顯示器25上觀察和分析樣品材料的表面微觀形貌 和結構。將三維工作系統(tǒng)和激光束的光路進行精確匹配后對準并鎖定所需要分析樣品的微 區(qū)。當被分析樣品31的特征微區(qū)對準并鎖定后，切換顯示器25的觀察界面到分析界 面。觸發(fā)第一旋轉電磁鐵4的開關使第一全反射鏡7位于激光束的光路中并與之成45度 角。開啟固定波長激光器1，使之發(fā)出固定波長的脈沖激光束，固定波長脈沖激光束經衰減 器34將其脈沖能量衰減到理想值，然后經擴束鏡2擴束后由小孔光闌35消除激光束中的 高階模式，再通過第一半透半反鏡3后在全反射鏡7的反射面發(fā)生全反射，接著通過第二半 透半反鏡13后經聚焦物鏡17聚焦到被分析樣品31上進行燒蝕，產生等離子體，等離子在 約束機構30內快速膨脹擴散。數字延時發(fā)生器26延時到設定的理想時間后，觸發(fā)波長可調諧激光器32激發(fā)出 對應待探測元素的等離子波長的激光束，經第二全反鏡33反射到第一半透半反鏡3的反射 面，經第一半透半反鏡反射后與固定波長激光束同光路，接著由第一全反鏡7反射后通過 第二半透半反鏡13再經聚焦物鏡17聚焦，最后打在約束機構30中的等離子體羽上。等離 子體羽一方面和波長可調諧激光器產生的激光束進行諧振激發(fā)，大大增強待檢測元素的光 譜信號；另一方面等離子體羽在約束機構30中的膨脹擴散會產生沖擊波，沖擊波在約束機 構壁上反射回來后擠壓等離子羽的擴散，使之產生擠壓后進一步產生二次激發(fā)，這樣一來 又增強了等離子的光譜信號同時又延長了等離子的壽命。通過雙激光束的諧振激發(fā)和約束 結構作用，降低了背景噪聲，提高了信噪比，排除了其他元素的干擾，大大增強了待檢測元 素的等離子體光譜信號。等離子體釋放出的光譜信號通過聚焦物鏡17后在第二半透半反鏡13的下表面進 行反射，進入到光纖探頭14，然后耦合到光纖21的接收端，通過光纖21將光子光譜輸入到 光柵光譜儀22，并通過增強型CCD23進行光譜信號放大處理，再將相關信息傳輸給計算機 24，并由顯示器25將各種波長的光譜顯示出來，同時通過計算機軟件自動識別各種元素成分，并計算出其含量。下面通過借助實施例更加詳細地說明本實用新型，但以下實施例僅是說明性的， 本實用新型的保護范圍并不受這些實施例的限制。固定波長激光器1采用調Q-Nd: YAG激光器，其發(fā)射波長為532nm，脈沖持續(xù)時間為 6ns，脈沖能量約為200mJ。波長可調諧激光器32，其波長調諧范圍為215nm-2550nm連續(xù)可 調，脈沖持續(xù)時間為6ns ；單脈沖能量在5-200mJ內可調，脈沖重復頻率10Hz。數字延時發(fā) 生器26型號為DG535，其延遲分辨率為5Ps。固定波長激光器1、衰減器34、擴束鏡2、小孔光闌35都通過螺釘連接直接固定在 基板9的上面。固定波長激光器1的上方安裝波長可調諧激光器32，第一全反射鏡7安裝 在第一旋轉電磁鐵4上，且第一旋轉電磁鐵4與固定支架5相連，其中固定支架5固定安裝 在基板9上。所述基板9可以優(yōu)選大理石或花崗巖等材料，以確保其硬度和平整度，并具有很 好的減震、抗震性能。固定支架5的側面安裝第二全反鏡33，第二全反鏡33的下方是第一半透半反鏡 3，第一半透半反鏡3與第一全反鏡7平行，且第一半透半反鏡3位于擴束鏡2和第一全反 鏡7之間。固定支架5的下面安裝有移動支架12，移動支架12的下面安裝有鏡頭架轉盤15， 鏡頭架轉盤15上可以安裝多個鏡頭支架，在每個鏡頭支架上均安裝一個聚集物鏡。本實例 安裝有三個鏡頭支架，鏡頭支架內部分別安裝有聚焦物鏡17。具體操作步驟如下1.設置第一旋轉電磁鐵4的控制開關使全反射鏡7處于偏離激光束的光路狀態(tài)。2.將被分析樣品31固定在二維數控機床19上，通過工業(yè)(XD6、聚焦物鏡17觀察 被分析樣品31的表面，調整二維數控機床19和移動支架12中聚焦物鏡17的高度，通過觀 察后對樣品的待分析微區(qū)進行精確定位并鎖定。3、切換顯示器25的觀察界面到分析界面，觸發(fā)第一旋轉電磁鐵4的開關，使全反 射鏡7移動到激光束的光路中。4、開啟固定波長激光器1發(fā)射波長為532nm的短脈沖、高能量的激光束，固定波長 激光束依次通過衰減器34進行能量衰減，擴束鏡2擴束，小孔光闌35消除高階模式，然后 經第一半透半反鏡3后在全反射鏡7處反射通過第二半透半反鏡13，最后經聚焦物鏡17聚 焦到被分析樣品31表面對樣品微區(qū)進行燒蝕產生等離子體，等離子體在約束機構30內擴散。5.數字延時發(fā)生器26外觸發(fā)波長可調諧激光器32激發(fā)出對應待探測元素波長的 激光束。激光束通過第二全反鏡33反射后由第一半透半反鏡3后與固定波長激光束同軸， 依次在第一全反鏡7上反射經第二半透半反鏡13再通過聚焦物鏡17聚焦到等離子體羽上 產生諧振激發(fā)。6.等離子體經諧振激發(fā)和約束機構約束后其對應元素光譜信號將大大增強，其光 譜信號在第二半透半反鏡13的下表面發(fā)生反射后進入光纖探頭14，光纖探頭14將采集到 的光譜信號通過石英光纖21傳輸至光柵光譜儀22。7.光柵光譜儀22對激光激發(fā)的原子和離子光譜進行探測、分析，將所檢測出的光譜信號通過增強型CCD23，增強型CCD23開啟其光譜采集開關對光譜信號進行理想的延時 信號采集，并把采集到的光譜信號進行放大處理并轉化為電信號傳輸到計算機24。8.計算機24將采集到的光譜波長與光譜數據庫中元素的光譜波長進行對比分 析，分析并確定微區(qū)元素的成分和含量，并通過顯示器25顯示出來。通過上述步驟，就完成了雙激光光源的激光探針微區(qū)成分分析儀的定點成分的準 確定性與精確定量分析。當需要對其他特征微區(qū)進行探測時，通過x、y、z三軸聯動控制，可 使激光探針儀沿著試樣表面輪廓移動，完成對樣品不同部位的微區(qū)成分分析。樣品表面的化學成分進行線掃描和面掃描分析時，首先應該根據試樣的表面形 貌、所需要定性或者定量分析的微區(qū)面積和路徑編制程序，在編制程序時應該注意固定波 長激光器的激光開啟時間，波長可調諧激光器的開啟時間以及增強型CCD23開關采集等離 子的時間之間必需保持有序協調。同時激光器輸出高功率脈沖激光束和工作臺的移動、光 譜分析過程都必需協調進行，以完成樣品表面的線掃描、面掃描成分分析。本實用新型還可以采用如圖3所示的實施方式，例如可以將第二半透半反鏡13移 至第一半透半反鏡3和第一全反射鏡7之間，且第一全反射鏡7與第二半透半反鏡13平行 安裝，光纖探頭14至于第二半透半反鏡13的上方。同時，固定波長激光器1和波長可調諧激光器32可以平行放置，平行放置時第一 半透半反鏡3和第二全反鏡33均垂直安裝在基板9的上表面，第二全反鏡33的反射面與 水平光路成45度角，此時第一半透半反鏡3與第二全反鏡33平行安裝，其俯視圖如圖4所示。對于形狀復雜的樣品，還可以在二維數控機床上增加一個可以轉動的小型工作 臺，它可以以平行于x軸的A軸或者平行于y軸的B軸作為轉動軸轉動，并與x-y-z三個軸 的運動聯動，成為五軸聯動系統(tǒng)，因此可使得激光束的入射方向始終垂至于樣品的被分析 面，確保所采集等離子體光電信號的強度和分析精度。三維工作系統(tǒng)也可以直接采用三維數控機床。本實用新型激光探針微區(qū)成分分析儀具有對物質微區(qū)進行精密探測功能，其對物 質微區(qū)的定位對準度高，能對物相的表面形貌、顯微結構特征進行微區(qū)成分的精確定量分 析，滿足大型金屬零部件、陶瓷零部件、高分子材料零部件的化學成分和物相分析要求。以上所述為本實用新型的較佳實施例而已，但本實用新型不應該局限于該實施例 和附圖所公開的內容。所以凡是不脫離本實用新型所公開的精神下完成的等效或修改，都 落入本實用新型保護的范圍。
權利要求一種基于雙激光光源的激光探針微區(qū)成分分析儀，其特征在于固定波長激光器(1)的出光口、衰減器(34)，擴束鏡(2)，小孔光闌(35)，第一半透半反鏡(3)依次位于同一水平光路上；全反射鏡(7)活動安裝，當其位于光路時與第一半透半反鏡(3)平行；聚焦物鏡(17)位于第一全反射鏡(7)的反射光路上；第二半透半反鏡(13)位于第一全反射鏡(7)與聚焦物鏡(17)之間，或者第一全反射鏡(7)與第一半透半反鏡(3)之間；波長可調諧激光器(32)的出射光路上放置有第二全反鏡(33)，第二全反鏡(33)的反射面與水平光路的夾角為45度，且第一半透半反鏡(3)與第二全反鏡(33)平行；工業(yè)CCD(6)固定在固定支架(5)的頂部，且位于第一全反射鏡(7)的上方，工業(yè)CCD(6)通過光纜(20)與計算機(24)連接；固定支架(5)的下方為移動支架(12)，移動支架(12)的底部安裝有鏡頭架轉盤(15)，鏡頭架轉盤(15)上帶有多個鏡頭支架，在每個鏡頭支架上均安裝一個聚焦物鏡(17)，各聚焦物鏡(17)的放大倍率不同；聚焦物鏡頭(17)的下方為二維數控機床(19)，二維數控機床(19)置于基臺(27)上；移動支架(12)的側面安裝有絲桿與導軌(10)，絲桿與導軌(10)與電機(11)連接，電機(11)控制絲桿與導軌(10)帶動移動支架(12)沿z軸上下運動，與二維數控機床(19)共同構成x-y-z三軸運動系統(tǒng)；光纖探頭(14)位于第二半透半反鏡(13)的反射光路上，且通過光纖與光柵光譜儀(22)連接，同時光柵光譜儀(22)與增強型CCD(23)連接后接入計算機(24)；固定波長激光器(1)、波長可調諧激光器(32)分別與數字延時發(fā)生器(26)相連，數字延時發(fā)生器(26)與增強型CCD(23)連接。
2.根據權利要求1所述的基于雙激光光源的激光探針微區(qū)成分分析儀，其特征在于 波長可調諧激光器(32)位于固定波長激光器(1)的上方，第一半透半反鏡(3)的透射面與基板(9)的上表面的夾角為45度。
3.根據權利要求1所述的基于雙激光光源的激光探針微區(qū)成分分析儀，其特征在于 固定波長激光器(1)和波長可調諧激光器(32)平行放置，第一半透半反鏡(3)垂直安裝在基板(9)的上表面。
專利摘要本實用新型屬于激光探測技術領域，具體為一種基于雙激光光源的激光探針微區(qū)成分分析儀。其結構為固定波長激光器、衰減器、擴束鏡、小孔光闌、第一半透半反鏡依此位于同一水平光路上，波長可調諧激光器通過第二全反鏡反射到第一半透半反鏡上后與固定波長激光器的激光束同光路。固定波長激光器和波長可調諧激光器可上下或平行放置，且通過數字延時發(fā)生器控制其開啟順序及延時。由光纖探頭接收并通過光纖傳輸到光柵光譜儀后至增強型CCD的等離子體光譜采集時間也由數字延時發(fā)生器控制。這種雙激光光源激發(fā)的激光探針儀探測極限低，元素分析精度高，元素選擇性好，更加穩(wěn)定可靠?？捎糜诟鞣N物質微區(qū)的微量、痕量元素的準確定性和精確定量分析。
文檔編號G01N21/01GK201607406SQ20102011943
公開日2010年10月13日 申請日期2010年2月10日 優(yōu)先權日2010年2月10日
發(fā)明者曹宇, 曾曉雁, 李常茂, 蔡志祥, 郭連波, 陸永楓 申請人:華中科技大學