CN103983619B - 一种空间分辨激光诱导击穿光谱分析系统及其分析方法 - Google Patents

Abstract

一种空间分辨激光诱导击穿光谱分析系统，包括脉冲激光器，激光束变换聚焦光学系统，位移台，激光诱导等离子体信号采集装置，光谱仪，计算机；激光诱导等离子体信号采集装置包括夹持器和光纤探针，夹持器的弧形导轨上至少有一个滑块，滑块可在弧形导轨上滑动，滑块中央的孔中有可沿弧形导轨径向移动的套筒；光纤探针固定在套筒的圆孔中。本发明结构简单，可多角度、多距离采集激光诱导等离子体的光谱信号，通过调节光纤探针的角度和距离，抑制连续光谱背景，大大简化了LIBS技术的装置，不需依赖延时装置和定位装置，提高和扩展了现有技术的性能。

Description

一种空间分辨激光诱导击穿光谱分析系统及其分析方法

技术领域

本发明涉及一种空间分辨激光诱导击穿光谱分析技术，尤其是可实现空间多角度多距离调节的激光诱导等离子体信号采集装置及基于该装置的多角度多距离空间分辨激光诱导击穿光谱分析系统及其分析方法。

背景技术

激光诱导击穿光谱技术(LaserInducedBreakdownSpectroscopy，LIBS)是一种近年来新兴的原子发射光谱技术，由于该技术拥有无需复杂的样品前处理，分析速度快，可多元素同时分析，在线实时分析，微区分析及远程分析等众多优点，而且可以进行极端外部环境下固体、液体及气体样品的组成分析，因而该技术近年来被给予了极大的关注。

LIBS信号在等离子体形成初期有较强的连续光谱背景，为了降低背景，提高信背比，需要将连续光谱信号与原子发射光谱信号相分离，从而获得满意的分析结果。目前常用到的解决技术主要有两种：一是时间分辨LIBS技术，该技术通过外接脉冲延时器，在激光脉冲开始之后的一定延时时间后外触发光谱仪接收信号，从而避开等离子体初期较强的连续背景，获得分析物的原子发射光谱；二是空间分辨LIBS技术，该技术借助等离子体不同类型信号间的空间扩散差异性，即等离子体随时间而膨胀，因而相对于激光在样品表面聚焦点较远处的等离子体的连续光谱背景已经得到一定的衰减，通过收集等离子体不同位置处的光信号来降低连续背景。

但是，上述传统技术存在一定的局限性：时间分辨LIBS技术要求有精确的延时装置以及曝光时间能够设置得较短的检测器，不仅增加了系统的复杂性，在使用过程中还需要寻找合适的延时和曝光时间，不便于使用，对仪器的小型化现场应用不利。同时，该技术现有的固定装置(具有简单的角度旋转功能)对由光纤和透镜组合成的光纤探针的调节不方便，不能精确定量调节，对增强信号、提高信背比不利，对于同时采集信号的多个光纤探针的固定更是非常困难。而空间分辨LIBS技术虽然克服了时间分辨LIBS技术的缺点，但该技术要求接收探头瞄准等离子体的某一位置，只收集该位置处的等离子体的光信号，这就需要采取措施使等离子体可以膨胀的较大较远，如使等离子体处于低压的气体环境中，便于接受探头瞄准和定位，或者对等离子体成像并采用精确可调的定位装置调节接收探头，并缩小接收探头收集光信号的等离子体范围，这些都增加了系统的复杂性；更重要的是，即便采取措施使接收探头瞄准了等离子体的某一位置，也只能在固定角度和距离下收集该位置处的等离子体光信号，因等离子体内部以及等离子体发射光信号的各向异性，仅收集固定角度和距离下的等离子体光信号，无法充分的反映等离子体内部以及等离子体发射光信号的空间分布，不能更好地实现降低背景、提高信背比的目的，也不能全面的了解等离子体的扩散机理和动力学演化过程。总之上述两种技术均存在着装置和操作复杂，调节不方便，不能充分实现增强信号、降低背景、提高信背比的目标。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种可实现空间多角度多距离调节的激光诱导等离子体信号采集装置及基于此装置的多角度多距离空间分辨激光诱导击穿光谱分析系统及其分析方法。

一种空间分辨激光诱导击穿光谱分析系统，包括脉冲激光器，激光束变换聚焦光学系统，位移台，激光诱导等离子体信号采集装置，光谱仪，计算机；脉冲激光器所发出的激光信号经激光束变换聚焦光学系统后到达位移台上方，光谱仪分别与脉冲激光器、激光诱导等离子体信号采集装置、计算机连接；激光束变换聚焦光学系统包括聚焦光组；激光诱导等离子体信号采集装置，包括夹持器和光纤探针；夹持器包括弧形导轨、滑块和套筒，弧形导轨上至少有一个滑块，滑块可在弧形导轨上滑动，滑块中央有孔；套筒穿过滑块中央的孔，可沿弧形导轨的径向移动；套筒有圆孔，光纤探针固定在套筒的圆孔中；光纤探针包括准直透镜和光纤，准真透镜固定在套筒内，光纤入口端面位于准直透镜的焦点处。

进一步的，所述脉冲激光器通过触发延时单元与光谱仪相连。

优选的，所述激光束变换聚焦光学系统，在聚焦光组前有反射光组。

进一步的，所述夹持器的弧形导轨上设置有若干个滑块，滑块内均安装有套筒，套筒内安装有光纤探针。

进一步的，所述弧形导轨的导轨主体安装在底座上，导轨主体与底座的连接处有一段竖直柱，导轨主体末端有挡块。

进一步的，所述夹持器的套筒，整体呈方形，套筒中间部分开有方槽，方槽的宽度与套筒的圆孔直径相同。

进一步的，所述光纤探针的光纤为阶跃光纤，准直透镜和光纤之间有机械接口连接。

本发明空间分辨激光诱导击穿光谱分析系统的分析方法，其步骤为：

第一步、将待测样品放置在位移台上；

第二步、A.调整位移台，使脉冲激光器发出的激光信号经激光束变换聚焦光学系统后聚焦在样品上，激发出等离子体；

B.脉冲激光器在发出激光束的同时输出脉冲电压信号触发光谱仪开始工作；

C.光谱仪将激光诱导等离子体信号采集装置收集的光谱信号转换成光谱数据并传给计算机供相应软件分析；

第三步、调节激光诱导等离子体信号采集装置，一是移动滑块在弧形导轨中的位置，即改变光纤探针与样品的空间角度；二是移动滑块中的套筒位置，即改变光纤探针与样品的距离；

第四步、通过调节光纤探针的角度和距离，降低背景信号，得到信背比较高的光谱信号。

第五步、计算机分析后得出样品成分和含量的信息。

进一步的，所述脉冲激光器发出激光束后触发延时单元触发光谱仪开始工作，调节光纤探针的角度和距离，当激光诱导等离子体的光谱信号达到最强时，采集此时的光谱信号。

进一步的，所述夹持器弧形导轨上的滑块有多个，分布在弧形导轨的不同位置，各个滑块上的光纤探针分别连接各光谱仪，可实现不同位置处多个光纤探针收集信号的角度及其与等离子体激发位置的距离独立调节，同时收集不同角度和距离的激光诱导等离子体光谱信号，实现多角度同时分析，分析等离子体的扩散机理和动力学演化过程。

本发明提出了两个新颖的观念：一是拓展了空间分辨的含义，传统的空间分辨主要和光纤探针瞄准等离子体的内部位置相关，实际上是对等离子体内部不均匀性的利用，而本发明提出的多角度多距离空间分辨，与光纤探针相对于等离子体的角度和距离相关，实际上是对等离子发射光谱信号外部分布不均匀性的利用；二是利用本发明的多角度多距离空间分辨装置来改进传统的时间分辨LIBS技术，不仅能方便调节光纤探针，实现了多角度同时分析激光诱导等离子体，而且从等离子体光谱信号接收方面增强了时间分辨LIBS技术的光谱信号。而传统增强信号的方法主要是对等离子体本身进行增强或改变，即从等离子体光谱信号发射的方面来增强信号。

本发明结构简单，可多角度、多距离采集激光诱导等离子体的光谱信号，通过调节光纤探针的角度和距离，抑制连续光谱背景，大大简化了LIBS技术的装置，不需依赖延时装置和定位装置，提高和扩展了现有技术的性能。

附图说明

图1为激光诱导等离子体信号采集装置结构示意图。

图2为单光纤探针的激光诱导等离子体信号采集装置的立体示意图。

图3为多光纤探针的激光诱导等离子体信号采集装置的立体示意图。

图4为套筒的结构示意图。

图5为本发明的结构示意图。

图6为本发明的另一结构示意图。

图7为图5所示结构的原理框图。

图8为图6所示结构的原理框图。

图9为使用图5所示结构的分析结果。

图10为使用图6所示结构的分析结果。

图中：1-弧形导轨，2-底座，3-导轨主体，4-挡块，5-滑块，6-套筒，7-准直透镜，8-光纤，9-圆孔，10-套筒帽，11-方槽，12-螺孔，13-脉冲激光器，14-光电管，15-脉冲延时器，16-反射光组，17-聚焦光组，18-位移台，19-激光诱导等离子体信号采集装置，20-光谱仪，21-计算机，22-触发延时单元，23-激光束变换聚焦光学系统。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

一种空间分辨激光诱导击穿光谱分析系统，包括脉冲激光器13，激光束变换聚焦光学系统23，位移台18，激光诱导等离子体信号采集装置19，光谱仪20，计算机21；脉冲激光器13所发出的激光信号经激光束变换聚焦光学系统23后到达位移台18上方，光谱仪20分别与脉冲激光器13、激光诱导等离子体信号采集装置19、计算机21连接；激光束变换聚焦光学系统23包括聚焦光组17；激光诱导等离子体信号采集装置19，包括夹持器和光纤探针；夹持器包括弧形导轨1、滑块5和套筒6，弧形导轨1上至少有一个滑块5，滑块5可在弧形导轨1上滑动，滑块5中央有孔，套筒6穿过滑块中央的孔，可沿弧形导轨1的径向移动；套筒6有圆孔9，光纤探针固定在套筒6的圆孔9中；光纤探针包括准直透镜7和光纤8，准真透镜7固定在套筒6内，光纤8入口端面位于准直透镜7的焦点处；位移台18至少高度可调。

计算机21中安装有光谱仪控制软件以及数据处理软件，光谱仪控制软件可以控制光谱仪的工作参数，以及光谱数据存储、谱图显示功能等，数据处理软件分析光谱仪得到的光谱数据，可以得出样品所含元素的定性、半定量信息。

如图5、7所示，该光谱分析方法的原理为脉冲激光器13发出激光束，经过激光束变换聚焦光学系统23折转后准直聚焦在位移台18上的样品上，激发出等离子体，脉冲激光器13在发出激光束的同时输出脉冲电压信号触发光谱仪20开始工作，将所述信号采集装置收集的光谱信号转换成光谱数据并传给计算机21供相应软件分析，得到样品成分和含量的信息。在该实施方式中，以空间分辨技术为基础，通过激光诱导等离子体信号采集装置完成多角度多距离空间分辨的方式，降低连续光谱背景，不需要时间分辨LIBS技术中的脉冲延时器以及传统空间分辨LIBS技术中的定位和成像装置，即可得到信背比较高的信号，其分析结果如图9所示。

进一步的，在上述结构的基础上，脉冲激光器13通过触发延时单元22与光谱仪20相连。

进一步的，所述触发延时单元22是脉冲延时器15，此时为内触发模式。

进一步的，优选的，触发延时单元22还包括光电管14，脉冲激光器13经光电管14与脉冲延时器15连接，此时为外触发模式，如图6所示。

如图6、8所示，该光谱分析方法的原理为：脉冲激光器13发出激光束，经过激光束变换聚焦光学系统23折转后准直聚焦在位移台18上的样品上，激发出等离子体，在触发延时单元22的触发下光谱仪20开始工作，将激光诱导等离子体信号采集装置19收集的光谱信号转换成光谱数据并传给计算机21供相应软件分析，得到样品元素成分和含量的信息。系统工作在外触发模式，触发延时单元22包括光电管14和脉冲延时器15，由光电管14接收脉冲激光器13发出激光束周围的散射光并转化为电信号输入给脉冲延时器15，触发光谱仪20开始工作，在该实施方式中，针对时间分辨LIBS技术，由激光诱导等离子体信号采集装置进行多角度多距离分辨可以增强时间分辨LIBS技术的光谱信号，其分析结果如图10所示。

进一步的，所述激光束变换聚焦光学系统23，在聚焦光组17前有反射光组16，激光信号经反射光组16折转后，经聚焦光组17聚焦在位移台18上的样品上。

进一步的，所述夹持器的弧形导轨1上设置有若干个滑块5，滑块可以是2、3、4或5个，或者更多，每个滑块5内均安装有套筒6，套筒6内安装有光纤探针，可实现不同位置处多个光纤探针收集信号的角度及其与样品的距离独立调节，如图3所示。

进一步的，所述夹持器的弧形导轨1包括底座2、导轨主体3和挡块4，底座2固定导轨主体3，导轨主体3末端有挡块4。导轨主体3固定在底座2的开始一段为竖直柱，剩余部分为弧形，弧形部分保证滑块5和套筒6可以滑到水平方向，弧形部分一侧径向中部镂空，一侧完整，便于螺栓固定滑块5，弧形部分有角度刻度，挡块4为方形，固定在导轨槽末端上，限制滑块5滑动范围，也有固定导轨主体3的作用。挡块4在水平方向距离弧形导轨对应圆心有一段距离，该距离保证激光束能顺利无阻挡的聚焦到样品上即可，约为2-3cm，如图1—3所示。

进一步的，所述夹持器的套筒6，整体呈方形，套筒中央有圆孔9，套筒6中间部分开有方槽11，方槽11的宽度与套筒6的圆孔9直径相同。套筒6中央的圆孔9用来放光纤探针，为了便于加工，套筒6一侧在中间部分开成一个和圆孔直径一样宽度的方槽11，只需在套筒6两端开圆孔9，在方便放入光纤探针聚焦透镜7的前提下该圆孔尽量小些，套筒6一端有防止套筒划出的套筒帽10，另一端在套筒6侧壁可以加工螺孔12，便于固定光纤探针。套筒6上有距离刻度，指示套筒6一端固定光纤探针聚焦透镜螺孔12中心与弧形导轨对应圆心(也是样品表面激光诱导等离子体激发位置)的距离。

进一步的，所述光纤探针的光纤8为阶跃光纤，准直透镜7和光纤8之间有机械接口连接，保证光纤8入口位于准直透镜7的焦点处。

所述脉冲激光器13的参数为波长1064nm，最大脉冲能量190mJ，脉宽7-9ns，最大重复频率20Hz，能量波动小于1.5％，光束发散角小于1.5mrad，光束直径为5mm。

所述光电管14为快速光电二极管，用的是PIN硅光电二极管，光谱响应范围为200nm-1100nm，上升时间为1ns，输出电压约为1-6V，采用BNC接口输出。

所述脉冲延时器15将光电管输出的电压信号转换成可调的-3到+4的方波信号，并延时输出，延迟时间范围在0-999s之间，延时分辨率为5ps，采用BNC接口输出。

所述激光束变换聚焦光学系统23由三个反射镜组成的反射光组16折转光路，由焦距100mm、口径25.4mm的平凸石英透镜构成的聚焦光组17聚焦激光束。聚焦后的光束直径小于0.5mm，激光功率密度约为2.5GW/cm²。

所述位移台18为XZ二维位移台，分辨率为50nm，在X和Z方向的调节范围均为5cm。

所述光谱仪20为微型光纤光谱仪，光谱检测范围为220nm-325nm，分辨率小于0.15nm，探测器为线阵CCD。该微型光纤光谱仪最短积分时间1.1ms，最长可到20秒。

所述光纤探针由准直透镜7和光纤8组成，准直透镜为平凸石英透镜，口径为5mm，焦距10mm，光纤为阶跃光纤，数值孔径为0.22，光纤芯径为200μm，长度为2m。

本发明空间分辨激光诱导击穿光谱分析系统的分析方法，其步骤为：

第一步、将待测样品放置在位移台18上；

第二步、A.调整位移台18，使脉冲激光器发出的激光信号经激光束变换聚焦光学系统后聚焦在样品上，激发出等离子体；

B.脉冲激光器13在发出激光束的同时输出脉冲电压信号触发光谱仪20开始工作；

C.光谱仪20将激光诱导等离子体信号采集装置19收集的光谱信号转换成光谱数据并传给计算机21供相应软件分析；

第三步、调节激光诱导等离子体信号采集装置13，一是移动滑块在弧形导轨中的位置，即改变光纤探针与样品的空间角度；二是移动滑块中的套筒位置，即改变光纤探针与样品的距离，进行多角度、多距离分析；

第四步、通过调节光纤探针的角度和距离，降低背景信号，得到信背比较高的光谱信号。

第五步、计算机分析后得出样品成分和含量的信息。

进一步的，所述脉冲激光器13发出激光束后触发延时单元22触发光谱仪20开始工作，调节光纤探针的角度和距离，当激光诱导等离子体的光谱信号达到最强时，采集此时的光谱信号。

进一步的，所述夹持器弧形导轨1上的滑块5有多个，分布在弧形导轨1的不同位置，各个滑块5上的光纤探针分别连接各光谱仪20，可实现不同位置处多个光纤探针收集信号的角度及其与等离子体激发位置的距离独立调节，同时收集不同角度和距离的激光诱导等离子体光谱信号，实现多角度同时分析，分析等离子体的扩散机理和动力学演化过程。

实验参数为，脉冲激光器的脉冲能量为36mJ，重复频率为1Hz，调节位移台的高度使位移台上的样品表面比聚焦光组(为单一平凸透镜)的焦点略高，在计算机光谱仪控制软件上设置积分时间为3ms，并通过软件设置使样品上的每个测量点打10个脉冲，通过平均十个光谱输出一个谱图。其他实验参数是，分析样品是铝合金，通过调整位移台，可以提供新的表面，测量在常压空气中进行，选定的分析谱线为Al的原子线308.22nm和309.27nm和离子线281.62nm。

针对时间分辨LIBS技术的多角度多距离空间分辨激光诱导击穿光谱分析系统工作在外触发模式，调整光电管的相对脉冲激光束的位置和角度，使其能够触发脉冲延时器，设置脉冲延时器的延时为1.4μs，加上光谱仪的固有延时1.28μs，实际的总延时为2.68μs。测量了同一距离不同角度处的光谱，距离分别为15mm，30mm，45mm，50mm，每一个距离处测量角度分别为15°、22°、33°、39°、45°、50°、56°、60°、64°、67°。实验结果，如图10所示。类似地还测量了同一角度不同距离处的光谱，角度分别为39°、45°、50°、60°，每一个角度处的距离分别为12mm、15mm、20mm、30mm、35mm、40mm、45、50mm、55mm、60mm、65mm、70mm。分析这些数据可以看出：针对时间分辨LIBS技术的多角度多距离空间分辨激光诱导击穿光谱分析系统，在信号采集装置上调节光纤探针收集信号的角度和距离到合适值，可以增强分析系统的等离子体的光谱信号；该实验得到的光纤探针角度和距离的范围是，角度约为50°，距离约为15mm—35mm，最佳角度在不同距离上基本是固定的，在最佳角度上，在较宽范围的距离内都能得到较强的信号。

针对空间分辨LIBS技术的空间分辨激光诱导击穿光谱分析系统中没有光电管和脉冲延时器后，直接用激光器触发光谱仪，激光器内部输出的脉冲电压信号在激光束输出之前98μs发出，即相对于激光束，激光器的脉冲电压信号的延时为-98μs，光谱仪内部延时约为1.28μs，故实际的总延时为-96.72μs，覆盖了等离子体产生的初期阶段。测量了多个角度处光谱随距离的变化情况，测量角度分别为33°、39°、45°、50°、56°、60°，每一个角度处的距离分别为12mm、15mm、20mm、30mm、35mm、40mm、45、50mm、55mm、60mm、65mm、70mm。虽然没有了光电管和脉冲延时器，没有采取延时措施，光谱仪积分时间覆盖了连续背景较强的等离子体产生的初期阶段，但通过多角度多距离调节激光诱导等离子体信号采集装置调节角度和距离，仍可以得到背景较低，信背比较高的光谱，如图9所示。通过分析数据可以看出：针对空间分辨LIBS技术的多角度多距离调节空间分辨激光诱导击穿光谱分析系统，调节信号采集装置使光纤探针收集信号的角度和距离处于合适范围，不需要光电管和脉冲延时器，利用激光器输出的脉冲电压信号直接触发光谱仪，使用覆盖等离子体产生初期阶段且较长的积分时间，可以降低光谱的连续背景，得到信背比较高的等离子体信号；本实验中光纤探针角度和距离的范围是，角度约为40°—55°，距离约为40mm—55mm，光纤探针的角度和距离是搭配的，一个角度对应一个最佳的距离。

本发明分析系统及其分析方法的分析效果良好，优势非常显著：

1.针对时间分辨LIBS技术，通过在所述分析系统的激光诱导等离子体信号采集装置上精确调节光纤探针收集信号的角度及与等离子体激发位置的距离，得到激光诱导等离子体光谱的最强信号，方便地实现了时间分辨LIBS技术的信号增强。

2.通过在所述分析系统的信号采集装置弧形导轨的不同位置上设置多个光纤探针，每个光纤探针的角度和距离独立控制，同时收集不同角度的激光诱导等离子体光谱信号，可实现对激光诱导等离子体的多角度同时分析，实现了对等离子体的扩散机理和动力学演化过程的分析。

3.针对空间分辨LIBS技术，通过方便地调节所述分析系统的信号采集装置收集信号光纤探针的角度及与等离子体激发位置的距离，不需要时间分辨LIBS技术中的脉冲延时器以及传统空间分辨LIBS技术中的定位和成像装置，不需要特定的延时和曝光时间或者光纤探针精确的定位瞄准，即可降低背景，得到信背比较高的光谱信号。

由此通过所述分析系统的激光诱导等离子体信号采集装置实现了光纤探针的精确定量调节，在没有额外增加装置的条件下增强了现有时间分辨LIBS技术的分析性能。并实现了多角度同时采集信号，分析了等离子体的扩散机理和动力学演化过程。最重要的是，该分析系统和分析方法不需要时间分辨LIBS技术中的脉冲延时器以及传统空间分辨LIBS技术中的定位和成像装置，通过多角度多距离空间分辨的方式降低连续光谱的背景，充分克服了时间分辨LIBS技术和传统空间分辨LIBS技术的缺点。同时该分析系统和分析方法装置简单，使用方便，分析效果良好。

显然，以上实施方式仅仅是对本发明所作的举例，而并非对本发明实施方式的限定。对于所属领域的技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的精神所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种空间分辨激光诱导击穿光谱分析系统，其特征在于：包括脉冲激光器(13)，激光束变换聚焦光学系统(23)，位移台(18)，激光诱导等离子体信号采集装置(19)，光谱仪(20)，计算机(21)；所述脉冲激光器(13)所发出的激光信号经激光束变换聚焦光学系统(23)后到达位移台(18)上方，光谱仪(20)分别与脉冲激光器(13)、激光诱导等离子体信号采集装置(19)、计算机(21)连接；所述激光束变换聚焦光学系统(23)包括聚焦光组(17)；所述激光诱导等离子体信号采集装置(19)包括夹持器和光纤探针；所述夹持器包括弧形导轨(1)、滑块(5)和套筒(6)，弧形导轨(1)上至少有一个滑块(5)，滑块(5)可在弧形导轨(1)上滑动，滑块(5)中央有孔；套筒(6)穿过滑块(5)中央的孔，可沿弧形导轨(1)的径向移动；所述套筒(6)有圆孔(9)，光纤探针固定在套筒(6)的圆孔(9)中；所述光纤探针包括准直透镜(7)和光纤(8)，准真透镜(7)固定在套筒(6)内，光纤(8)入口端面位于准直透镜(7)的焦点处。

2.根据权利要求1所述的空间分辨激光诱导击穿光谱分析系统，其特征在于：所述脉冲激光器通过触发延时单元(22)与光谱仪(20)相连。

3.根据权利要求1或2所述的空间分辨激光诱导击穿光谱分析系统，其特征在于：所述激光束变换聚焦光学系统(23)，在所述聚焦光组(17)前有反射光组(16)。

4.根据权利要求1或2所述的空间分辨激光诱导击穿光谱分析系统，其特征在于：所述夹持器的弧形导轨(1)上设置有若干个滑块(5)，滑块(5)内均安装有套筒(6)，套筒(6)内安装有光纤探针。

5.根据权利要求1或2所述的空间分辨激光诱导击穿光谱分析系统，其特征在于：所述夹持器的弧形导轨(1)包含底座(2)、导轨主体(3)和挡块(4)，导轨主体(3)安装在底座(2)上，导轨主体(3)与底座(2)的连接处有一段竖直柱，导轨主体(3)末端有挡块(4)。

6.根据权利要求1或2所述的空间分辨激光诱导击穿光谱分析系统，其特征在于：所述夹持器的套筒(6)，整体呈方形，套筒(6)中间部分开有方槽(11)，方槽(11)的宽度与套筒圆孔(9)的直径相同。

7.根据权利要求1或2所述的空间分辨激光诱导击穿光谱分析系统，其特征在于：所述光纤探针的光纤(8)为阶跃光纤，准直透镜(7)和光纤(8)之间有机械接口连接。

8.根据权利要求1所述的空间分辨激光诱导击穿光谱分析系统的分析方法，其步骤为：

第一步：将待测样品放置在位移台上；

第二步：

A.调整位移台(18)，使脉冲激光器(13)发出的激光信号经激光束变换聚焦光学系统后聚焦在样品上，激发出等离子体；

B.脉冲激光器(13)在发出激光束的同时输出脉冲电压信号触发光谱仪(20)开始工作；

C.光谱仪(20)将激光诱导等离子体信号采集装置(19)收集的光谱信号转换成光谱数据并传给计算机(21)供相应软件分析；

第三步：调节激光诱导等离子体信号采集装置(19)，一是移动滑块(5)在弧形导轨(1)中的位置，即改变光纤探针与样品的空间角度；二是移动滑块(5)中的套筒(6)位置，即改变光纤探针与样品的距离；

第四步、通过调节光纤探针的角度和距离，降低背景信号，得到信背比较高的光谱信号：

第五步、计算机(21)分析后得出样品成分和含量的信息。

9.根据权利要求8所述的空间分辨激光诱导击穿光谱分析系统的分析方法，其特征在于，所述脉冲激光器(13)发出激光束后触发延时单元(22)触发光谱仪(20)开始工作，调节光纤探针的角度和距离，当激光诱导等离子体的光谱信号达到最强时，采集此时的光谱信号。

10.根据权利要求8或9所述的空间分辨激光诱导击穿光谱分析系统的分析方法，其特征在于，所述夹持器弧形导轨(1)上的滑块(5)有多个，分布在弧形导轨(1)的不同位置，各个滑块(5)上的光纤探针分别连接各光谱仪(20)，可实现不同位置处多个光纤探针收集信号的角度及其与等离子体激发位置的距离独立调节，同时收集不同角度和距离的激光诱导等离子体光谱信号，实现多角度同时分析，分析等离子体的扩散机理和动力学演化过程。