手持式激光誘導(dǎo)擊穿光譜分析儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種光譜分析儀，具體涉及一種手持式激光誘導(dǎo)擊穿光譜分析儀。
【背景技術(shù)】
[0002]在很多領(lǐng)域分析化學(xué)成分的組成是非常重要的，例如在對金屬垃圾循環(huán)利用過程中，需要對金屬進(jìn)行識別和分類；在工業(yè)生產(chǎn)中需要對產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行檢測。
[0003]常用的分析方法中，光學(xué)激發(fā)光譜是一種用于材料元素分析的成熟的可實(shí)施的技術(shù)，受激輻射時(shí)，通常會伴有對樣品小部分的氣化并對樣品在原子級別以上的激發(fā)。受激輻射的能量被光學(xué)收集模塊收集并通過光纖傳導(dǎo)到光譜儀進(jìn)行光譜分析，不同元素有不同的特征峰，通過對特征峰的定位來實(shí)現(xiàn)對組成材質(zhì)的元素的識別與分析。
[0004]對于金屬樣品的檢測，早期的技術(shù)主要是利用電弧或者電火花或者兩者結(jié)合使樣品的小部分被氣化而輻射出特征譜線；現(xiàn)階段，則是主要集中在利用高能量密度的脈沖激光聚焦到樣品的表面，對材料表面的微量樣品進(jìn)行激發(fā)擊穿發(fā)生電離從而產(chǎn)生等離子體，在等離子體發(fā)射譜中包含輻射出特征譜線，這種技術(shù)稱為激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種手持式激光誘導(dǎo)擊穿光譜分析儀，它可以分析金屬樣品的物質(zhì)組成。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型手持式激光誘導(dǎo)擊穿光譜分析儀的技術(shù)解決方案為:
[0007]包括激光器3，激光器3的前方設(shè)置有聚焦透鏡4，聚焦透鏡4的聚焦平面位于待測樣品所在的平面上；聚焦透鏡4的兩側(cè)分別設(shè)置有聚焦光路模塊1、2 ;第一路聚焦光路模塊I通過光纖連接可見光波段光譜儀，第二路聚焦光路模塊2通過光纖連接紫外波段光譜儀；可見光波段光譜儀和紫外波段光譜儀分別通過信號線連接數(shù)據(jù)處理單元6。
[0008]所述激光器3為中心波長為1064nm的Q型開關(guān)脈沖式全固態(tài)半導(dǎo)體激光器。
[0009]所述激光器3連接激光發(fā)射開關(guān)9。
[0010]所述數(shù)據(jù)處理單元6通過信號線連接顯示屏7。
[0011 ] 所述顯示屏7為觸摸屏。
[0012]所述激光器3由可拆卸電池8實(shí)現(xiàn)供電。
[0013]所述可拆卸電池8為可充電式的鋰電池。
[0014]所述可拆卸電池8位于整個(gè)儀器的底端。
[0015]本實(shí)用新型可以達(dá)到的技術(shù)效果是:
[0016]本實(shí)用新型采用兩路聚焦光路模塊，能夠分別對可見光波段和紫外波段的像差進(jìn)行校正，使最終輸入到紫外波段光譜儀的那一路在紫外波段各類像差盡可能的小，輸入到可見光波段光譜儀的那一路在可見光波段各類像差盡可能的小，達(dá)到分波段范圍校正像差的目的，最終實(shí)現(xiàn)低雜散光，高信噪比地收集光譜信號的效果。
[0017]本實(shí)用新型包括可見光波段和紫外波段兩個(gè)光譜儀，能夠提高系統(tǒng)對激發(fā)樣品產(chǎn)生的等離子體輻射出的原子譜線的分辨率。
[0018]本實(shí)用新型基于激光誘導(dǎo)擊穿金屬物質(zhì)產(chǎn)生等離子體而被光譜儀收集分析原理，用于金屬物質(zhì)的識別及其組成成分的分析。
【附圖說明】
[0019]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明:
[0020]圖1是本實(shí)用新型手持式激光誘導(dǎo)擊穿光譜分析儀的示意圖；
[0021]圖2是本實(shí)用新型的立體示意圖。
[0022]圖中附圖標(biāo)記說明:
[0023]1、2為聚焦光路模塊，
[0024]3為激光器，4為聚焦透鏡，
[0025]5為光譜儀，6為數(shù)據(jù)處理單元，
[0026]7為顯示屏，8為可拆卸電池，
[0027]9為激光發(fā)射開關(guān)。
【具體實(shí)施方式】
[0028]如圖1、圖2所示，本實(shí)用新型手持式激光誘導(dǎo)擊穿光譜分析儀，包括激光器3，激光器3的前方設(shè)置有聚焦透鏡4，聚焦透鏡4用于對激光出射光束進(jìn)行聚焦，且聚焦透鏡4的聚焦平面位于待測樣品所在的平面上；
[0029]聚焦透鏡4的兩側(cè)分別設(shè)置有聚焦光路模塊1、2，聚焦光路模塊1、2用于收集受激光激發(fā)電離而產(chǎn)生的樣品的等離子信號；
[0030]第一路聚焦光路模塊I通過光纖連接可見光波段光譜儀5，第二路聚焦光路模塊2通過光纖連接紫外波段光譜儀；
[0031]可見光波段光譜儀和紫外波段光譜儀分別通過信號線連接數(shù)據(jù)處理單元6，數(shù)據(jù)處理單元6通過信號線連接顯示屏7。
[0032]激光器3可以為中心波長為1064nm的Q型開關(guān)脈沖式全固態(tài)半導(dǎo)體激光器；
[0033]激光器3連接激光發(fā)射開關(guān)9，通過激光發(fā)射開關(guān)9控制激光器3發(fā)射激光；
[0034]激光器3由可拆卸電池8實(shí)現(xiàn)供電；可拆卸電池8位于整個(gè)儀器的底端，在增加結(jié)構(gòu)的緊湊與重心平穩(wěn)的基礎(chǔ)上，給替換電池也提供了便利；可拆卸電池8為可充電式的鋰電池；
[0035]顯示屏7可以為觸摸屏；
[0036]數(shù)據(jù)處理單元6可以是現(xiàn)場可編程門陣列電路或其它具有數(shù)據(jù)處理功能的電路。
[0037]本實(shí)用新型的工作原理如下:
[0038]中心波長為1064nm的Q型開關(guān)脈沖式全固態(tài)半導(dǎo)體激光器3發(fā)射激光，所發(fā)射激光的可重復(fù)頻率為5kHZ，單脈沖能量為20-100uJ ;聚焦透鏡4將該激光出射光束聚焦于待測樣品上；激光出射光束經(jīng)過聚焦透鏡4后，在待測樣品表面產(chǎn)生瞬態(tài)脈沖信號，到達(dá)材料表面的功率密度達(dá)lGW/cm2 ;在如此高激光功率密度下，被測材料表面很快就會有少量(大約幾yg)的位置被噴射出來，這個(gè)過程稱為激光剝離；同時(shí)一個(gè)壽命很短，具有高瞬態(tài)溫度(1000r )的發(fā)光等離子體在材料的表面形成；這束等離子體里，剝落材料被分解為離子與原子，在激光脈沖的最后，因?yàn)榈入x子體以超音速向周圍擴(kuò)散快速冷卻，這段時(shí)間內(nèi)，處于激發(fā)態(tài)的原子和離子從高能態(tài)躍迀到低能態(tài)，并發(fā)射出具有特定波長的光輻射；
[0039]兩路聚焦光路模塊1、2采集待測樣品發(fā)出的光輻射信號，第一路聚焦光路模塊I采集可見光波段(400-800nm)的光輻射信號，并傳送給可見光波段光譜儀；第二路聚焦光路模塊2采集UV波段(200-400nm)的光輻射信號，并傳送給紫外波段光譜儀；可見光波段光譜儀和紫外波段光譜儀分別對各自的光輻射信號進(jìn)行分光，得到元素特征光譜分布；
[0040]可見光波段光譜儀和紫外波段光譜儀將元素特征光譜分布信息傳送給數(shù)據(jù)處理單元6，數(shù)據(jù)處理單元6對元素特征光譜分布信息進(jìn)行分析，從而得到待測樣品材料中元素的種類(通過輻射譜的波長確定)和其濃度(通過輻射光譜的能量確定)；顯示屏7將分析結(jié)果進(jìn)行顯示。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種手持式激光誘導(dǎo)擊穿光譜分析儀，其特征在于:包括激光器，激光器的前方設(shè)置有聚焦透鏡，聚焦透鏡的聚焦平面位于待測樣品所在的平面上； 聚焦透鏡的兩側(cè)分別設(shè)置有聚焦光路模塊；第一路聚焦光路模塊通過光纖連接可見光波段光譜儀，第二路聚焦光路模塊通過光纖連接紫外波段光譜儀； 可見光波段光譜儀和紫外波段光譜儀分別通過信號線連接數(shù)據(jù)處理單元。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的手持式激光誘導(dǎo)擊穿光譜分析儀，其特征在于:所述激光器為中心波長為1064nm的Q型開關(guān)脈沖式全固態(tài)半導(dǎo)體激光器。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的手持式激光誘導(dǎo)擊穿光譜分析儀，其特征在于:所述激光器連接激光發(fā)射開關(guān)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的手持式激光誘導(dǎo)擊穿光譜分析儀，其特征在于:所述數(shù)據(jù)處理單元通過信號線連接顯示屏。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的手持式激光誘導(dǎo)擊穿光譜分析儀，其特征在于:所述顯示屏為觸摸屏。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的手持式激光誘導(dǎo)擊穿光譜分析儀，其特征在于:所述激光器由可拆卸電池實(shí)現(xiàn)供電。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的手持式激光誘導(dǎo)擊穿光譜分析儀，其特征在于:所述可拆卸電池為可充電式的鋰電池。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的手持式激光誘導(dǎo)擊穿光譜分析儀，其特征在于:所述可拆卸電池位于整個(gè)儀器的底端。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種手持式激光誘導(dǎo)擊穿光譜分析儀，包括激光器，激光器的前方設(shè)置有聚焦透鏡，聚焦透鏡的聚焦平面位于待測樣品所在的平面上；聚焦透鏡的兩側(cè)分別設(shè)置有聚焦光路模塊；第一路聚焦光路模塊通過光纖連接可見光波段光譜儀，第二路聚焦光路模塊通過光纖連接紫外波段光譜儀；可見光波段光譜儀和紫外波段光譜儀分別通過信號線連接數(shù)據(jù)處理單元。本實(shí)用新型基于激光誘導(dǎo)擊穿金屬物質(zhì)產(chǎn)生等離子體而被光譜儀收集分析原理，用于金屬物質(zhì)的識別及其組成成分的分析。
【IPC分類】G01N21/63
【公開號】CN204789335
【申請?zhí)枴緾N201520484523
【發(fā)明人】王曉璐, 劉丹, 許軍, 張倩, 徐躍進(jìn)
【申請人】必達(dá)泰克光電設(shè)備(上海)有限公司
【公開日】2015年11月18日
【申請日】2015年7月7日