一種石英音叉式激光擊穿檢測(cè)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及光譜測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種使用石英音叉的光聲光譜法的激光誘 導(dǎo)擊穿檢測(cè)裝置，適用于物質(zhì)濃度定量分析。
【背景技術(shù)】
[0002] 激光誘導(dǎo)擊穿光譜法是一種激光燒灼式光譜分析方法，激光經(jīng)過(guò)透鏡聚焦到待測(cè) 物質(zhì)上（可以是固體、液體或氣體），當(dāng)激光的能量密度大于待測(cè)物質(zhì)擊穿閾值時(shí)，先會(huì)產(chǎn) 生納米例子云團(tuán)，激光繼續(xù)照射就會(huì)產(chǎn)生等離子體，這種等離子體的局部能量密度及溫度 非常高，用光譜儀收集待測(cè)物質(zhì)等離子體表面產(chǎn)生的發(fā)射譜線(xiàn)的信號(hào)，就可以根據(jù)發(fā)射譜 線(xiàn)的強(qiáng)度而定量分析里面物質(zhì)的濃度。
[0003] 分子光譜學(xué)的氣體檢測(cè)技術(shù)具有靈敏度高、選擇性好、可實(shí)時(shí)在線(xiàn)檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn)，近 年來(lái)備受人們關(guān)注，尤其是光聲光譜，更是具有對(duì)光源波長(zhǎng)無(wú)選擇性而被廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng) 的光聲光譜采用麥克風(fēng)對(duì)聲波進(jìn)行探測(cè)，2002年美國(guó)萊斯大學(xué)率先使用石英音叉代替麥克 風(fēng)，使得裝置的體積大大減小，取得了較理想的效果。
[0004] 目前，目前的激光誘導(dǎo)擊穿光譜法的檢測(cè)極限為ppm量級(jí)，還存在檢測(cè)靈敏度較 低的問(wèn)題。而用光聲光譜法直接檢測(cè)固體物質(zhì)，由于存在譜線(xiàn)加寬問(wèn)題而導(dǎo)致檢測(cè)靈敏度 下降以及譜線(xiàn)難以區(qū)分的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種具有更高檢測(cè)靈敏度石英 音叉式激光擊穿檢測(cè)裝置。
[0006] 為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案為：
[0007] -種石英音叉式激光擊穿檢測(cè)裝置，包括光聲吸收腔、激發(fā)光源、激發(fā)光源控制 器、檢測(cè)光源、檢測(cè)光源控制器、檢測(cè)光調(diào)制單元、石英音叉探測(cè)器、信號(hào)放大單元和主機(jī)， 其中：
[0008] 所述光聲吸收腔包括腔體、入射窗口、激發(fā)光入射窗、樣品池以及氣口；腔體上設(shè) 置可關(guān)閉的氣口，一端設(shè)置入射窗口，關(guān)閉氣口后光聲吸收腔為密封腔；腔體留有激發(fā)光入 射窗；激發(fā)光源的激發(fā)光通過(guò)激發(fā)光聚焦透鏡后從激發(fā)光入射窗入射光聲吸收腔，檢測(cè)光 源的檢測(cè)光通過(guò)檢測(cè)光聚焦透鏡后從入射窗口入射光聲吸收腔；
[0009] 所述石英音叉探測(cè)器位于光聲吸收腔內(nèi)，包括共振管和石英音叉；共振管軸線(xiàn)與 所述檢測(cè)光光路同軸，共振管下部有一個(gè)開(kāi)口槽；石英音叉位于所述開(kāi)口槽處，其兩個(gè)振臂 分置于共振管軸線(xiàn)兩側(cè)，振臂平面與共振管軸線(xiàn)平行；共振管上還設(shè)置有徑向貫通管身的 兩個(gè)透光口；所述樣品池位于腔體中，待測(cè)物質(zhì)置于樣品池中，通過(guò)激發(fā)光入射窗的入射激 發(fā)光穿過(guò)共振管上的兩個(gè)透光口后對(duì)準(zhǔn)下方的樣品池；
[0010] 所述激發(fā)光源控制器連接控制激發(fā)光源；所述檢測(cè)光源控制器連接控制檢測(cè)光 源；主機(jī)連接激發(fā)光源控制器、檢測(cè)光源控制器和信號(hào)放大單元；檢測(cè)光調(diào)制單元設(shè)置于 檢測(cè)光源出射光路中或連接調(diào)制檢測(cè)光源控制器。
[0011] 優(yōu)選的，所述檢測(cè)光調(diào)制單元為調(diào)制器，設(shè)置于檢測(cè)光源和檢測(cè)光聚焦透鏡之間， 與信號(hào)放大單元相連。
[0012] 進(jìn)一步優(yōu)選的，所述調(diào)制器為電光調(diào)制器、聲光調(diào)制器或磁光調(diào)制器。
[0013] 另一優(yōu)選的，所述檢測(cè)光調(diào)制單元為函數(shù)發(fā)生器，函數(shù)發(fā)生器連接控制檢測(cè)光源 控制器，并與信號(hào)放大單元相連。
[0014] 進(jìn)一步優(yōu)選的，所述檢測(cè)光源為半導(dǎo)體激光器。
[0015] 全部?jī)?yōu)選的，所述樣品池為移動(dòng)樣品池，可根據(jù)需要調(diào)節(jié)在光聲吸收腔中的位置。
[0016] 作為前述全部方案的優(yōu)選，所述信號(hào)放大單元由前置放大器和鎖相放大器組成， 石英音叉信號(hào)輸出端連接前置放大器，鎖相放大器同時(shí)連接檢測(cè)光調(diào)制單元、主機(jī)和前置 放大器。
[0017] 本發(fā)明技術(shù)方案在一個(gè)吸收腔中放置待測(cè)物質(zhì)、石英音叉及共振管，激發(fā)光聚焦 入射到待檢測(cè)物質(zhì)上，待檢測(cè)物質(zhì)由于吸熱而形成納米粒子云團(tuán)并擴(kuò)散到腔中，檢測(cè)光入 射到共振管中被納米粒子云團(tuán)中的成分吸收而產(chǎn)生光聲效應(yīng)，通過(guò)石英音叉探測(cè)到的聲波 強(qiáng)度而推算云團(tuán)中物質(zhì)的含量，進(jìn)而推算待測(cè)物質(zhì)中某一成分的含量。
[0018] 本發(fā)明技術(shù)方案的有益效果為：結(jié)合激光誘導(dǎo)擊穿光譜法和光聲光譜法，提高激 光誘導(dǎo)擊穿方法的檢測(cè)極限；以石英音叉作為探測(cè)裝置，有效的簡(jiǎn)化了檢測(cè)系統(tǒng)；同時(shí)由 于光聲吸收腔中被抽真空，所以被激發(fā)的納米粒子云團(tuán)在腔中擴(kuò)散而有很小的氣壓，譜線(xiàn) 加寬效應(yīng)很小，被探測(cè)的譜線(xiàn)容易和其它譜線(xiàn)區(qū)分，且噪聲很小，提高了檢測(cè)靈敏度。
【附圖說(shuō)明】
[0019] 圖1為本發(fā)明石英音叉探測(cè)器結(jié)構(gòu)立體圖；
[0020] 圖2為本發(fā)明石英音叉探測(cè)器工作狀態(tài)示意圖；
[0021] 圖3為實(shí)施例1檢測(cè)裝置整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022] 圖4為實(shí)施例2檢測(cè)裝置整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023] 其中：
[0024] 1 :光聲吸收腔；1-1 :腔體；1-2 :入射窗口；1-3 :出射窗口；1-4 :激發(fā)光入射窗； 1-5 :移動(dòng)樣品池；1-6 :氣口；2 :激發(fā)光源；2-1 :激發(fā)光源控制器；3 :檢測(cè)光源；3-1 :檢測(cè) 光源控制器；3-2 :調(diào)制器；3-3 :函數(shù)發(fā)生器；4 :石英音叉探測(cè)器；4-1 :共振管；411 :開(kāi)口 槽；412 :透光口；4-2 :石英音叉；421 ;振臂；5 :信號(hào)放大單元；5-1 :前置放大器；5-2 :鎖相 放大器；6 :主機(jī)；7 :待測(cè)物質(zhì)；
[0025] A :激發(fā)光；B :檢測(cè)光；Ml :激發(fā)光聚焦透鏡；M2 :檢測(cè)光聚焦透鏡。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 以下結(jié)合附圖通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明，以便更好地理解本發(fā)明。
[0027] 實(shí)施例1
[0028] 圖1、圖2所示為本發(fā)明石英音叉探測(cè)器的結(jié)構(gòu)和工作狀態(tài)，主要由共振管4-1和 石英音叉4-2組成，石英音叉4-2有兩個(gè)振臂421，振臂421的平面與共振管4-1軸向平行， 石英音叉4-2受到外部的激勵(lì)后兩個(gè)振臂421會(huì)產(chǎn)生往復(fù)振動(dòng)。石英音叉4-2下部有兩個(gè) 電極，一個(gè)與信號(hào)地連接，另外一個(gè)用于輸出因振動(dòng)而產(chǎn)生的電信號(hào)。石英音叉4-2的兩個(gè) 振臂421位于共振管4-1下部的一個(gè)開(kāi)口槽411處，共振管4-1的軸線(xiàn)與檢測(cè)光B光路同