本發(fā)明涉及一種激光誘導(dǎo)擊穿光譜快速檢測(cè)固體材料成分的裝置及方法，屬于光譜分析檢測(cè)設(shè)備及方法技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)（laser-Induced break down spectroscopy，LIBS）是發(fā)出高能量的脈沖激光與樣品作用產(chǎn)生等離子體，通過(guò)采集和探測(cè)離子體信號(hào)，獲得相應(yīng)的光譜信息，進(jìn)而進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理和分析，即可得到測(cè)量樣品中各元素的成分。由于LIBS 技術(shù)是基于原子發(fā)射光譜學(xué)的物質(zhì)成分和濃度分析技術(shù)，具有無(wú)需制樣、分析時(shí)間短、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、無(wú)損、快檢、非接觸測(cè)量、對(duì)待測(cè)樣品形態(tài)規(guī)格無(wú)要求、全譜段測(cè)量等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于鋼鐵冶金、生物醫(yī)藥、環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域。尤其在鋼鐵冶金領(lǐng)域，煉鋼過(guò)程鋼中的化學(xué)成分直接影響了成品鋼材的質(zhì)量和性能，為實(shí)現(xiàn)煉鋼系統(tǒng)的自動(dòng)化控制，提高煉鋼控制水平和鋼水質(zhì)量，需要對(duì)鋼鐵成分快速檢測(cè)分析，因此小型化快速簡(jiǎn)便測(cè)試系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用得到廣泛關(guān)注，其高效簡(jiǎn)便的測(cè)試手段和設(shè)備開(kāi)發(fā)成為行業(yè)前沿?zé)狳c(diǎn)。

目前，在爐渣等固體材料成分檢測(cè)方面主要有直讀光譜法、X射線熒光光譜法、CS化學(xué)分析法、電感耦合等離子體發(fā)射光譜法（ICP-OES）、氣相色譜分析法、質(zhì)譜法（ICP-MS）等技術(shù)，這些技術(shù)雖然能夠檢測(cè)爐渣、廢鋼等固體材料組分，但是其過(guò)程需經(jīng)歷制樣、研磨等過(guò)程，整個(gè)實(shí)驗(yàn)流程較長(zhǎng)，成本較高，并且需要專門的技術(shù)人員進(jìn)行操作。利用LIBS技術(shù)無(wú)需對(duì)試樣進(jìn)行加工，分析速度快，操作簡(jiǎn)單，能夠做到全元素全譜檢測(cè)，但是，目前利用LIBS技術(shù)測(cè)爐渣、廢鋼等固體材料成分主要應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室階段，尚未在工業(yè)設(shè)備化方面有突破性研究，如多重光路集成安裝問(wèn)題、檢測(cè)環(huán)境及實(shí)驗(yàn)條件一致性問(wèn)題等許多技術(shù)問(wèn)題亟于解決。在冶金行業(yè)鋼鐵成分檢測(cè)方面，LIBS設(shè)備應(yīng)用已有很多研究，但是目前對(duì)于C、P、S三種元素檢測(cè)來(lái)看，目前國(guó)內(nèi)外成型LIBS設(shè)備基本不能完成這三大元素成分的準(zhǔn)確檢測(cè)（其中小型化設(shè)備激光功率不夠，光路緊湊未配置真空、充氣環(huán)境）。但對(duì)于鋼鐵行業(yè)而言，C、P、S三大元素對(duì)于鋼種鑒別、品質(zhì)判定等都有至關(guān)重要作用，因此研制利用LIBS設(shè)備對(duì)全元素檢測(cè)，特別是針對(duì)C、P、S三大主要元素成分進(jìn)行準(zhǔn)確檢測(cè)具有十分現(xiàn)實(shí)的重要意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是一種激光檢測(cè)固體材料成分的裝置和方法，這種檢測(cè)裝置和方法能夠解決目前LIBS技術(shù)難以進(jìn)行工業(yè)化現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用及推廣的難題，實(shí)現(xiàn)了爐渣、廢鋼等固體材料成分的現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)，尤其可實(shí)現(xiàn)C、P、S三大難測(cè)元素的準(zhǔn)確測(cè)定。

解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案是：

一種激光檢測(cè)固體材料成分的裝置，它包括激光器、前置光路單元、右封裝套筒、左封裝套筒、抽拉式樣品倉(cāng)、真空泵、真空計(jì)、光纖和光譜儀，前置光路單元連接在激光器的前端，前置光路單元的前方與抽拉式樣品倉(cāng)相對(duì)，前置光路單元封裝在右封裝套筒內(nèi)，抽拉式樣品倉(cāng)封裝在左封裝套筒內(nèi)，右封裝套筒的一端與激光器通過(guò)法蘭相連接，右封裝套筒的另一端與左封裝套筒的一端通過(guò)法蘭相連接，左封裝套筒的另一端與抽拉式樣品倉(cāng)由法蘭相連接，前置光路單元與光纖的一端相連接，光纖的另一端穿過(guò)右封裝套筒上的光纖導(dǎo)出孔與光譜儀相連接，真空泵與左封裝套筒側(cè)壁上的氣體管路相連接，真空計(jì)安裝在氣體管路上。

上述激光檢測(cè)固體材料成分的裝置，所述前置光路單元包括光通道、二向色鏡支架、定焦部件、入射透鏡和光纖支架，光通道為套筒結(jié)構(gòu)，光通道套筒的后端有法蘭與激光器相連接，二向色鏡支架安裝在光通道側(cè)壁上，定焦部件為套筒，定焦部件的套筒連接在光通道套筒的前端，入射透鏡安裝在定焦部件的套筒前端，入射透鏡前端安裝有光纖支架。

上述激光檢測(cè)固體材料成分的裝置，所述光通道與定焦部件連接處、定焦部件與入射透鏡連接處、入射透鏡與光纖支架連接處均為凸臺(tái)與凹槽的連接結(jié)構(gòu)，并有內(nèi)六角螺栓固定。

上述激光檢測(cè)固體材料成分的裝置，所述光通道與激光器連接法蘭上有光通道法蘭密封槽，光通道側(cè)壁上開(kāi)有等離子信號(hào)輸出孔，光通道側(cè)壁上還開(kāi)有與光通道長(zhǎng)度方向呈45°角度的二向色鏡安裝孔及二向色鏡支架定位裝置，二向色鏡支架側(cè)方開(kāi)有球形定位槽。

上述激光檢測(cè)固體材料成分的裝置，所述二向色鏡支架上有球形定位槽，二向色鏡支架定位裝置包括頂珠、頂珠彈簧和頂珠彈簧底座，頂珠、頂珠彈簧和頂珠彈簧底座置于光通道側(cè)孔內(nèi)，頂珠與球形定位槽相配合起到定位限位作用。

上述激光檢測(cè)固體材料成分的裝置，所述光纖支架包括支架圓盤、光纖通道、光纖接頭和光纖扣，支架圓盤上開(kāi)有與軸線呈一定角度的光纖通道孔，光纖通道為端部帶螺紋的中空?qǐng)A柱體，與光纖通道孔過(guò)盈配合，光纖接頭與光纖通過(guò)螺紋相接置于光纖通道內(nèi)，光纖扣為一帶有一定錐度的中空?qǐng)A柱體，內(nèi)部設(shè)有螺紋，與光纖通道前段螺紋配合連接。

上述激光檢測(cè)固體材料成分的裝置，所述抽拉式樣品倉(cāng)包括樣品臺(tái)、位置調(diào)節(jié)裝置及基底法蘭，樣品臺(tái)為三段式中空?qǐng)A柱結(jié)構(gòu)，樣品臺(tái)前段作為置樣臺(tái)，為半剖式結(jié)構(gòu)，前端面銑平開(kāi)孔，中間部分為中空?qǐng)A柱桿狀結(jié)構(gòu)，尾端為帶有一平端面的中空?qǐng)A柱結(jié)構(gòu)，內(nèi)部設(shè)有螺紋。

上述激光檢測(cè)固體材料成分的裝置，所述位置調(diào)節(jié)裝置包括可移動(dòng)頂桿、調(diào)節(jié)手柄、頂桿彈簧及頂桿彈簧底座，可移動(dòng)頂桿、頂桿彈簧與頂桿彈簧底座依次連接置于樣品臺(tái)內(nèi)部，可移動(dòng)頂桿端部設(shè)有螺紋孔，調(diào)節(jié)手柄與螺紋孔配合安裝，頂桿彈簧底座尾端設(shè)有螺紋，用于與樣品臺(tái)尾部螺紋孔配合固定位置調(diào)節(jié)裝置，通過(guò)后拉調(diào)節(jié)手柄可實(shí)現(xiàn)快速換樣。

上述激光檢測(cè)固體材料成分的裝置，所述基底法蘭上開(kāi)有樣品臺(tái)調(diào)節(jié)槽、基底法蘭密封槽、定位銷孔和鎖緊槽，樣品臺(tái)調(diào)節(jié)槽上部開(kāi)有固定螺紋孔，樣品臺(tái)調(diào)節(jié)槽與樣品臺(tái)尾部端面接觸固定。

上述激光檢測(cè)固體材料成分的裝置，所述左封裝套筒上開(kāi)有石英觀察窗、三通氣體管路，左封裝套筒與抽拉式樣品倉(cāng)的連接法蘭上安裝的快速夾緊機(jī)構(gòu)，左封裝套筒與抽拉式樣品倉(cāng)的連接法蘭上設(shè)有兩個(gè)定位銷、固定銷孔及法蘭鎖緊槽，右封裝套筒上開(kāi)有兩個(gè)光纖導(dǎo)出孔，右封裝套筒及與激光器的連接法蘭上設(shè)有保護(hù)氣體通道，兩個(gè)光纖導(dǎo)出孔分別有共軸光路和不共軸光路的光纖導(dǎo)出。

上述激光檢測(cè)固體材料成分的裝置，所述快速夾緊機(jī)構(gòu)包括滑銷、固定滑塊、壓縮彈簧、彈簧底座及旋緊手柄，快速夾緊機(jī)構(gòu)通過(guò)固定銷軸連接安裝于左封裝套筒的法蘭鎖緊槽中，滑銷上開(kāi)有U型槽和連接孔，固定滑塊通過(guò)U型槽固定在滑銷上，連接孔與固定銷軸相連接，滑銷軸上設(shè)有螺紋，與旋緊手柄中的螺紋孔配合。

一種使用上述裝置檢測(cè)固體材料成分方法，它采用以下步驟進(jìn)行：

a. 選擇合適的光路系統(tǒng)：選擇共軸光路，可節(jié)約實(shí)驗(yàn)空間，選擇不共軸光路，檢測(cè)精度更高；

b. 選取合適焦距的入射透鏡24和合適長(zhǎng)度的定焦部件23完成前置光路單元2的安裝；

c. 光纖組合安裝完畢后將光纖8從右封裝套筒3上的光纖導(dǎo)出孔31導(dǎo)出；

d. 將待測(cè)樣品安裝于抽拉式樣品倉(cāng)5內(nèi)，利用快速夾緊機(jī)構(gòu)45將基底法蘭53與左封裝套筒4法蘭固定；

e. 開(kāi)啟激光器1，先設(shè)定較低的脈沖能量和頻率，通過(guò)石英觀察窗41觀察激光焦點(diǎn)位置，對(duì)樣品臺(tái)51進(jìn)行微調(diào)，使激光焦點(diǎn)匯聚在樣品表面；

f. 完成樣品位置的調(diào)整后開(kāi)啟光譜儀9，根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求調(diào)整激光器1參數(shù)：脈沖能量、頻率，進(jìn)行系列已知含量樣品的光譜測(cè)定，然后測(cè)定未知樣品光譜；

g. 通過(guò)測(cè)試得到的光譜對(duì)被檢測(cè)元素的成分進(jìn)行分析。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明采用激光器、前置光路單元、右封裝套筒、左封裝套筒、抽拉式樣品倉(cāng)、光纖和光譜儀等結(jié)構(gòu)，前置光路單元可以實(shí)現(xiàn)多重光路的集成安裝，可結(jié)合工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)條件快速實(shí)現(xiàn)不共軸光路和共軸光路的切換，實(shí)現(xiàn)整個(gè)光路長(zhǎng)、短的調(diào)整；抽拉式樣品倉(cāng)能夠快速更換試樣，操作過(guò)程簡(jiǎn)單，能有效降低勞動(dòng)強(qiáng)度；右封裝套筒、左封裝套筒結(jié)構(gòu)便于調(diào)節(jié)光纖安裝位置，防止光纖內(nèi)部彎折，并可以滿足保護(hù)氣氛和真空度要求，便于觀察激光在試樣上的聚焦位置。

本發(fā)明采用LIBS技術(shù)可以完成對(duì)廢鋼、爐渣等固體材料成分的現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)和分析，相比于其他檢測(cè)手段，解決了耗時(shí)長(zhǎng)、精度低等問(wèn)題，具有顯著的高效率、低能耗等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于提高產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率起到了顯著作用。

本發(fā)明是LIBS設(shè)備在鋼鐵成分檢測(cè)技術(shù)的突破，解決了長(zhǎng)期沒(méi)有得到解決的難題，實(shí)現(xiàn)了利用LIBS設(shè)備的全元素工業(yè)化檢測(cè)，特別是對(duì)C、P、S三大主要元素成分的準(zhǔn)確檢測(cè)，為L(zhǎng)IBS設(shè)備的工業(yè)化利用開(kāi)辟了新的途徑。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是前置光路單元的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是圖2的剖視圖；

圖4、5、6、7分別是是前置光路單元的二向色鏡支架、定焦部件、入射透鏡、光纖支架的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8是抽拉式樣品倉(cāng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9是圖8的剖視圖；

圖10是右封裝套筒的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖11是左封裝套筒的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖12是快速夾緊機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖13是快速夾緊機(jī)構(gòu)中的滑銷結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中標(biāo)記如下：

激光器1、前置光路單元2、右封裝套筒3、左封裝套筒4、抽拉式樣品倉(cāng)5、真空泵6、真空計(jì)7、光纖8、光譜儀9；

光通道21、二向色鏡支架22、定焦部件23、入射透鏡24、光纖支架25；

光通道法蘭密封槽211、等離子體信號(hào)輸出孔212、二向色鏡安裝孔213、二向色鏡支架定位裝置214、二向色鏡支架215、光通道側(cè)孔216、球形定位槽2151、頂珠2141、頂珠彈簧2142、頂珠彈簧底座2143；

定焦部件光纖導(dǎo)出槽235、入射透鏡光纖導(dǎo)出槽243；

支架圓盤253、光纖通道254、光纖接頭255、光纖扣256、光纖通道孔2531；

光纖導(dǎo)出孔31、32、保護(hù)氣體通道33；

石英觀察窗41、三通氣體管路42、定位銷411、固定銷孔412、固定銷軸413、法蘭鎖緊槽414；

快速夾緊機(jī)構(gòu)45、滑銷451、固定滑塊452、壓縮彈簧453、壓縮彈簧底座454、旋緊手柄455；

樣品臺(tái)51、位置調(diào)節(jié)裝置52、基底法蘭53；

可移動(dòng)頂桿521、調(diào)節(jié)手柄522、頂桿彈簧523、頂桿彈簧底座524；

樣品臺(tái)調(diào)節(jié)槽531、基底法蘭密封槽532、定位銷孔533、鎖緊槽534。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明由激光器1、前置光路單元2、右封裝套筒3、左封裝套筒4、抽拉式樣品倉(cāng)5、真空泵6、真空計(jì)7、光纖8、光譜儀9組成。

圖1顯示，前置光路單元2連接在激光器1的前端，前置光路單元2的前方與抽拉式樣品倉(cāng)5相對(duì)，前置光路單元2封裝在右封裝套筒3內(nèi)，抽拉式樣品倉(cāng)5封裝在左封裝套筒4內(nèi)，右封裝套筒3的一端與激光器1通過(guò)法蘭相連接，右封裝套筒3的另一端與左封裝套筒4的一端通過(guò)法蘭相連接，左封裝套筒4的另一端與抽拉式樣品倉(cāng)5由法蘭相連接。前置光路單元2與光纖8的一端相連接，光纖8的另一端穿過(guò)右封裝套筒3上的光纖導(dǎo)出孔32與光譜儀9相連接，光譜儀9連接軟件后處理單元，進(jìn)行光譜數(shù)據(jù)處理與定量分析。真空泵6與左封裝套筒4側(cè)壁上的氣體管路相連接，真空計(jì)7安裝在氣體管路上。

圖2、3顯示，前置光路單元2包括光通道21、二向色鏡支架22、定焦部件23、入射透鏡24和光纖支架25。光通道21為套筒結(jié)構(gòu)，光通道21套筒的后端有法蘭與激光器1相連接，二向色鏡支架22安裝在光通道21側(cè)壁上，定焦部件23為套筒，定焦部件23的套筒連接在光通道21套筒的前端，入射透鏡24安裝在定焦部件23的套筒前端，入射透鏡24前端安裝有光纖支架25。

圖2、3顯示，光通道21法蘭開(kāi)有光通道法蘭密封槽211，用于保證實(shí)驗(yàn)所要求的真空度及保護(hù)氣氛密封。光通道21側(cè)方開(kāi)有等離子體信號(hào)輸出孔212，當(dāng)采用共軸光路時(shí)，等離子信號(hào)經(jīng)過(guò)二向色鏡從該孔導(dǎo)出，通過(guò)準(zhǔn)直透鏡將信號(hào)輸入光譜儀9中。光通道21側(cè)壁上還開(kāi)有與光通道21長(zhǎng)度方向呈45°角度的二向色鏡安裝孔213及色鏡支架定位裝置214，便于二向色鏡支架215的安裝定位。在二向色鏡支架215的側(cè)方開(kāi)有一球形定位槽2151。

圖3、4顯示，二向色鏡支架215上有球形定位槽2151，二向色鏡支架定位裝置214包括頂珠2141、頂珠彈簧2142和頂珠彈簧底座2143。所述的頂珠2141、頂珠彈簧2142和頂珠彈簧底座2143置于光通道側(cè)孔216中，二向色鏡支架22安裝時(shí)，依靠頂珠2141與球形定位槽2151的配合起到定位限位作用。

圖4、5、6、7顯示，光通道21、定焦部件23和入射透鏡24前端均設(shè)有高度為2~3mm凸臺(tái)及螺孔，定焦部件23和光纖支架25尾部設(shè)有2~3mm凹槽及螺孔，其中定焦部件23和入射透鏡24前端分別開(kāi)有定焦部件光纖導(dǎo)出槽235、入射透鏡光纖導(dǎo)出槽243，上述凸臺(tái)和凹槽相互配合并根據(jù)光纖導(dǎo)出槽定位，同時(shí)依靠?jī)?nèi)六角圓柱頭螺釘固定。

圖7顯示，光纖支架25包括支架圓盤253、光纖通道254、光纖接頭255和光纖扣256，其中支架圓盤253上開(kāi)有與軸線呈25.27°的光纖通道孔2531，光纖通道254為端部帶螺紋的中空?qǐng)A柱體，與光纖通道孔2531過(guò)盈配合，光纖接頭255與光纖8通過(guò)螺紋相接置于光纖通道內(nèi)，光纖扣256為一帶有一定錐度的中空?qǐng)A柱體，內(nèi)部設(shè)有螺紋，與光纖通道254前段螺紋配合連接。

圖8、9顯示，抽拉式樣品倉(cāng)5包括樣品臺(tái)51、位置調(diào)節(jié)裝置52及基底法蘭53。樣品臺(tái)51為三段式中空?qǐng)A柱結(jié)構(gòu)，樣品臺(tái)前段作為置樣臺(tái)，為半剖式結(jié)構(gòu)，外部直徑為42mm，前端面銑平開(kāi)孔，中間部分為為直徑為20mm的中空?qǐng)A柱桿狀結(jié)構(gòu)，尾端為帶有一平端面的中空?qǐng)A柱結(jié)構(gòu)，內(nèi)部設(shè)有螺紋，用于安裝頂桿彈簧底座524。

圖8、9顯示，位置調(diào)節(jié)裝置52包括可移動(dòng)頂桿521、調(diào)節(jié)手柄522、頂桿彈簧523及頂桿彈簧底座524?？梢苿?dòng)頂桿521端部設(shè)有螺紋孔，調(diào)節(jié)手柄522與螺紋孔配合安裝，可移動(dòng)頂桿521、頂桿彈簧523與頂桿彈簧底座524依次連接置于樣品臺(tái)51內(nèi)部，頂桿彈簧底座524尾部設(shè)有螺紋，與樣品臺(tái)51尾端配合固定位置調(diào)節(jié)裝置52，通過(guò)后拉調(diào)節(jié)手柄522可實(shí)現(xiàn)快速換樣。

圖8、9顯示，基底法蘭53上開(kāi)有樣品臺(tái)調(diào)節(jié)槽531，基底法蘭密封槽532、定位銷孔533和鎖緊槽534。樣品臺(tái)調(diào)節(jié)槽531上部開(kāi)有固定螺紋孔，通過(guò)旋緊內(nèi)六角平端緊定螺釘使得內(nèi)六角平端面和樣品臺(tái)51尾部端面接觸固定。

圖10顯示，右封裝套筒3兩端均設(shè)有套筒法蘭，右封裝套筒3上開(kāi)有兩個(gè)光纖導(dǎo)出孔31、32兩個(gè)光纖導(dǎo)出孔31、32分別用于不共軸光路和共軸光路系統(tǒng)時(shí)的光纖8導(dǎo)出，右封裝套筒3與前置光路單元2連接的右端法蘭上設(shè)有的保護(hù)氣體通道33。

圖11顯示，左封裝套筒4兩端均設(shè)有套筒法蘭，左封裝套筒4上開(kāi)有石英觀察窗41、三通氣體管路42。左封裝套筒4與抽拉式樣品倉(cāng)5相連接的左端法蘭上設(shè)有兩個(gè)定位銷411、固定銷孔412、固定銷軸413及法蘭鎖緊槽414，抽拉式樣品倉(cāng)5的快速夾緊機(jī)構(gòu)45通過(guò)固定銷軸413安裝在左端法蘭上，快速夾緊機(jī)構(gòu)45可繞固定銷軸413旋轉(zhuǎn)，便于固定抽拉式樣品倉(cāng)5。

圖12、13顯示，快速夾緊機(jī)構(gòu)45包括滑銷451、固定滑塊452、壓縮彈簧453、壓縮彈簧底座454及旋緊手柄455?；N451上開(kāi)有U型槽和連接孔，U型槽用于固定滑塊452在滑銷451上的位置固定，其位置根據(jù)樣品基底法蘭53的厚度調(diào)整，連接孔與固定銷軸413相連，將快速夾緊機(jī)構(gòu)45整體安裝于左封裝套筒4的法蘭鎖緊槽414中，使其可以通過(guò)滑銷451實(shí)現(xiàn)繞固定銷軸413的周向旋轉(zhuǎn)?；N軸上設(shè)有螺紋，與旋緊手柄455中的螺紋孔配合，將由固定滑塊452、壓縮彈簧453和壓縮彈簧底座454構(gòu)成的壓縮單元固定，完成試樣位置調(diào)整后，通過(guò)旋緊手柄455可將抽拉式樣品倉(cāng)5與左封裝套筒4鎖緊固定。

本發(fā)明各部分的使用及工作原理：

前置光路單元2的使用：根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求和空間光路實(shí)際體積情況，首先選擇合適的光路系統(tǒng)。當(dāng)采用不共軸光路時(shí)，入射激光方向與激發(fā)樣品后收集等離子體方向呈一定角度，此時(shí)無(wú)需安裝二向色鏡，選擇與入射透鏡24焦距適合的定焦部件23利用內(nèi)六角螺栓將其安裝于光通道21前段，入射透鏡24安裝于定焦部件23前段，將光纖8固定在光纖支架25上，然后使光纖8通過(guò)透鏡支架和定焦部件23的光纖導(dǎo)出槽235、入射透鏡光纖導(dǎo)出槽243從光纖導(dǎo)出孔31導(dǎo)出；當(dāng)采用共軸光路時(shí)，將二向色鏡215安裝在光通道21上，保持其他部件安裝位置不變，將光纖8從光纖導(dǎo)出孔32導(dǎo)出。

抽拉式樣品倉(cāng)5的使用：選擇待測(cè)試樣，通過(guò)后拉調(diào)整手柄522，使得頂桿彈簧523收縮，將試樣置于樣品臺(tái)51內(nèi)，確保樣品表面與前端面平齊，安裝完畢后，根據(jù)定焦距離調(diào)整樣品臺(tái)51至合適距離，然后通過(guò)內(nèi)六角平端緊定螺釘固定，更換試樣時(shí)，只需移開(kāi)快速夾緊機(jī)構(gòu)45，將抽拉式樣品倉(cāng)5整體抽拉出來(lái)進(jìn)行試樣更換即可。

右封裝套筒3、左封裝套筒4的使用：根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，通過(guò)連接真空泵6或者充氬裝置確保右封裝套筒3、左封裝套筒4內(nèi)部保持一定的真空度或者保護(hù)氣氛。通過(guò)石英觀察窗口41觀察焦點(diǎn)位置，對(duì)樣品臺(tái)51進(jìn)行一定的微調(diào)。

快速夾緊機(jī)構(gòu)45的使用：快速夾緊機(jī)構(gòu)45主要滿足快速更換試樣需求，首先松開(kāi)旋緊手柄455，使固定滑塊452與基底法蘭53脫離，將抽拉式樣品倉(cāng)5抽出進(jìn)行試樣更換，調(diào)整好對(duì)焦距離后，旋轉(zhuǎn)滑銷451，利用固定滑塊452將基底法蘭53與左套筒法蘭固定，最后旋緊手柄455，完成抽拉式樣品倉(cāng)5與左封裝套筒4鎖緊固定，并保證密封。

本發(fā)明的使用上述裝置檢測(cè)固體材料成分方法，它采用以下步驟進(jìn)行：

a. 選擇合適的光路系統(tǒng)：選擇共軸光路，可節(jié)約實(shí)驗(yàn)空間，選擇不共軸光路，檢測(cè)精度更高；

b. 選取合適焦距的入射透鏡24和合適長(zhǎng)度的定焦部件23完成前置光路單元2的安裝；

c. 光纖組合安裝完畢后將光纖8從右封裝套筒3上的光纖導(dǎo)出孔31導(dǎo)出；

d. 將待測(cè)樣品安裝于抽拉式樣品倉(cāng)5內(nèi)，利用快速夾緊機(jī)構(gòu)45將基底法蘭53與左封裝套筒4法蘭固定；

e. 開(kāi)啟激光器1，先設(shè)定較低的脈沖能量和頻率，通過(guò)石英觀察窗41觀察激光焦點(diǎn)位置，對(duì)樣品臺(tái)51進(jìn)行微調(diào)，使激光焦點(diǎn)匯聚在樣品表面；

f. 完成樣品位置的調(diào)整后開(kāi)啟光譜儀9，根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求調(diào)整激光器1參數(shù)：脈沖能量、頻率，進(jìn)行系列已知含量樣品的光譜測(cè)定，然后測(cè)定未知樣品光譜；

g. 通過(guò)測(cè)試得到的光譜對(duì)被檢測(cè)元素的成分進(jìn)行分析。

下面結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明實(shí)驗(yàn)裝置的使用方法進(jìn)行具體說(shuō)明：

實(shí)施例1：

檢測(cè)固體鋼試樣，以火花直讀光譜標(biāo)樣碳素結(jié)構(gòu)鋼為例，利用本發(fā)明對(duì)其進(jìn)行元素測(cè)定。

實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前，首先確保激光器1處于理想的工作環(huán)境（溫度、濕度等）內(nèi)。

選用不共軸光路系統(tǒng)和焦距為100mm的入射透鏡。

選取焦距為100mm的入射透鏡24和長(zhǎng)40mm的定焦部件23完成前置光路單元2部分的安裝。

光纖組合安裝完畢后將光纖8從右封裝套筒3上的光纖導(dǎo)出孔31導(dǎo)出。

將待測(cè)樣品安裝于抽拉式樣品倉(cāng)5內(nèi)，利用快速夾緊機(jī)構(gòu)45將基底法蘭53與左封裝套筒4法蘭固定。

開(kāi)啟激光器1，先設(shè)定較低的脈沖能量（100mJ）和頻率（1HZ），通過(guò)石英觀察窗41觀察激光焦點(diǎn)位置，對(duì)樣品臺(tái)51進(jìn)行微調(diào)，使激光焦點(diǎn)匯聚在樣品表面。

完成樣品位置的調(diào)整后開(kāi)啟光譜儀9，根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求調(diào)整激光器1參數(shù)：脈沖能量（130mJ）、頻率（1HZ），進(jìn)行系列已知含量樣品的光譜測(cè)定，然后測(cè)定未知樣品光譜。

利用內(nèi)標(biāo)法得到C元素線性相關(guān)系數(shù)可達(dá)0.999，C元素含量為0.43%（國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)樣品碳素結(jié)構(gòu)鋼GSB A68072-92-5，C元素認(rèn)證含量為0.44%）。

實(shí)施例2：

利用本發(fā)明對(duì)爐渣進(jìn)行元素檢測(cè)。

實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前，首先確保激光器1處于理想的工作環(huán)境（溫度、濕度等）內(nèi)。

選用共軸光路和焦距為40mm的入射透鏡24。

對(duì)爐渣樣品進(jìn)行研磨壓片制成圓盤狀（直接測(cè)量），選取焦距為40mm的入射透鏡24和長(zhǎng)100mm的定焦部件23以及二向色鏡完成前置光路的安裝。

光纖組合安裝完畢后將光纖8從右封裝套筒3上的光纖導(dǎo)出孔32導(dǎo)出。

將待測(cè)樣品安裝于抽拉式樣品倉(cāng)5內(nèi)，利用快速夾緊機(jī)構(gòu)45將基底法蘭53與左封裝套筒4法蘭固定。

開(kāi)啟激光器1，先設(shè)定較低的脈沖能量（100mJ）和頻率（1HZ），通過(guò)石英觀察窗41觀察激光焦點(diǎn)位置，對(duì)樣品臺(tái)51進(jìn)行微調(diào)，使激光焦點(diǎn)匯聚在樣品表面。

完成樣品位置的調(diào)整后開(kāi)啟光譜儀9，根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求調(diào)整激光器1參數(shù)：脈沖能量（130mJ）、頻率（1HZ），進(jìn)行系列已知含量爐渣壓片樣品的光譜測(cè)定，然后測(cè)定未知爐渣樣品。

利用內(nèi)標(biāo)法得到Si元素含量反推其氧化物含量為36.73%（高爐渣標(biāo)準(zhǔn)樣品YSBC28851-98，SiO2認(rèn)證含量為34.65%）。