CN109001184A - 一种基于libs技术的旋转扫描式元素探测装置 - Google Patents

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郭飞
郭金家
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Abstract

本发明涉及一种基于LIBS技术的旋转扫描式元素探测装置。其包括反射镜、二向色镜、三棱镜、第一透镜和第二透镜，反射镜、二向色镜和三棱镜由下向上依次排列分布，三棱镜位于旋转平台上，第一透镜与三棱镜相连，且与三棱镜水平排列；激光光线通过反射镜反射至二向色镜，透过二向色镜至三棱镜并经三棱镜反射至第一透镜，第二透镜水平分布于二向色镜一侧，等离子体的信号发射光线通过透镜至三棱镜，经三棱镜反射至二向色镜，通过二向色镜反射至第二透镜，并经第二透镜聚焦耦合至光谱仪中。其能够实现元素分布的360°扫描；完成不同扫描半径下的元素分布；克服了现有技术中采用逐点矩阵式探测的局限性，并适用于宽范围大尺度的扫描探测分析。

Description

一种基于LIBS技术的旋转扫描式元素探测装置
技术领域
本发明涉及一种基于LIBS技术的旋转扫描式元素探测装置。
背景技术
LIBS是Laser-Induced Breakdown Spectroscopy(激光诱导击穿光谱)的简称，激光诱导击穿等离子体光谱技术是依靠高功率密度的激光激发被测物质产生瞬态等离子体，探测并分析等离子体所发射的特征光谱，从而达到对物质元素的识别、分类及定性定量分析。LIBS光谱分析技术以其原位、实时、无需样品预处理及多元素同时检测等突出优势，给物质元素分析领域带来极大的便利，也可用于一些异常条件下的微量元素分析。
现阶段的LIBS技术，无实现旋转扫描探测的LIBS技术相关报道；现有旋转扫描装置多为整个系统整体转动；虽有光谱技术可实验扫描探测，但多采用电控光学振镜实现，本发明是通过光学器件旋转实现；现在基于LIBS技术的扫描分析，几乎都是采用逐点矩阵式探测，对于大尺度大范围的扫描探测时，有一定的局限性。
发明内容
本发明旨在解决上述问题，提供了一种基于LIBS技术的旋转扫描式元素探测装置，其能够实现元素分布的360°扫描；可完成不同扫描半径下的元素分布特征；克服了现有技术中采用逐点矩阵式探测的局限性，并适用于宽范围大尺度的扫描探测分析；其采用的技术方案如下：
一种基于LIBS技术的旋转扫描式元素探测装置，包括反射镜、二向色镜、三棱镜、第一透镜和第二透镜，所述反射镜、二向色镜和三棱镜由下向上依次排列分布，所述三棱镜位于旋转平台上，所述第一透镜与三棱镜相连，且与三棱镜水平排列；激光光线通过反射镜反射至二向色镜，透过二向色镜至三棱镜并经三棱镜反射至第一透镜，所述第二透镜水平分布于二向色镜一侧，等离子体的信号发射光线通过透镜至三棱镜，经三棱镜反射至二向色镜，通过二向色镜反射至第二透镜，并经第二透镜聚焦耦合至光谱仪中。
在上述技术方案的基础上，所述第一透镜相对于三棱镜做水平往复移动。
在上述技术方案的基础上，所述反射镜与二向色镜相对静止。
在上述技术方案的基础上，所述三棱镜与反射镜和二向色镜相对运动。
在上述技术方案的基础上，所述第二透镜与二向色镜相对静止；
在上述技术方案的基础上，还包括用于模拟不同环境的加湿器。
本发明的有益效果为：其能够实现元素分布的360°扫描；可完成不同扫描半径下的元素分布特征；克服了现有技术中采用逐点矩阵式探测的局限性，并适用于宽范围大尺度的扫描探测分析。
附图说明
图1：本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
如图1所示，本实施例的一种基于LIBS技术的旋转扫描式元素探测装置，包括反射镜1、二向色镜2、三棱镜3、第一透镜4和第二透镜5，所述反射镜1、二向色镜2和三棱镜3由下向上依次排列分布，所述三棱镜3位于旋转平台6上，所述第一透镜4与三棱镜3相连，且与三棱镜3水平排列；第一透镜与三棱镜随旋转平台旋转转动，激光光线通过反射镜1反射至二向色镜2，透过二向色镜2至三棱镜3并经三棱镜3反射至第一透镜4，所述第二透镜5水平分布于二向色镜2一侧，等离子体的信号发射光线通过透镜至三棱镜3，经三棱镜3反射至二向色镜2，通过二向色镜2反射至第二透镜5，并经第二透镜5聚焦耦合至光谱仪中。
所述三棱镜3为直角三棱镜。
所述旋转平台的圆心位置设有用于传输光线的通孔。
所述反射镜和二向色镜的倾斜角度为45度，且反射镜与二向色镜和三棱镜的转轴共线。
优选的，所述第一透镜4相对于三棱镜3做水平往复移动。
优选的，所述反射镜1与二向色镜2相对静止。
优选的，所述三棱镜3与反射镜1和二向色镜2相对运动。
进一步，所述第二透镜5与二向色镜2相对静止；
更进一步，还包括用于模拟不同环境的加湿器7。
通过三棱镜反射将竖直激光光线传输变为水平激光光线，再由三棱镜的360°旋转完成圆形扫描，扫描过程中激光光线经第一透镜聚焦，激光光线经过第一透镜聚焦到待测位置击穿产生等离子体，等离子体发出的信号发射光线经过第一透镜、三棱镜、二向色镜到达第二透镜并透过第二透镜聚焦耦合到光谱仪中，通过分析光谱仪得到的光谱图可以得到待测位置的元素组成；其中，三棱镜及透镜是固定在360°的旋转平台上的，可实现360°扫描分析；此外，旋转平台上的透镜可以被移动至不同位置，且可以更换为不同焦距的透镜，从而能实现远近不同距离下的元素扫描，即不同扫描半径下的元素分布。
上面以举例方式对本发明进行了说明，但本发明不限于上述具体实施例，凡基于本发明所做的任何改动或变型均属于本发明要求保护的范围。

Claims (5)

1.一种基于LIBS技术的旋转扫描式元素探测装置，其特征在于，包括反射镜(1)、二向色镜(2)、三棱镜(3)、第一透镜(4)和第二透镜(5)，所述反射镜(1)、二向色镜(2)和三棱镜(3)由下向上依次排列分布，所述三棱镜(3)位于旋转平台(6)上，所述第一透镜(4)与三棱镜(3)相连，且与三棱镜(3)水平排列；激光光线通过反射镜(1)反射至二向色镜(2)，透过二向色镜(2)至三棱镜(3)并经三棱镜(3)反射至第一透镜(4)，所述第二透镜(5)水平分布于二向色镜(2)一侧，等离子体的信号发射光线通过透镜至三棱镜(3)，经三棱镜(3)反射至二向色镜(2)，通过二向色镜(2)反射至第二透镜(5)，并经第二透镜(5)聚焦耦合至光谱仪中。
2.根据权利要求1所述的一种基于LIBS技术的旋转扫描式元素探测装置，其特征在于：所述第一透镜(4)相对于三棱镜(3)做水平往复移动。
3.根据权利要求1所述的一种基于LIBS技术的旋转扫描式元素探测装置，其特征在于：所述反射镜(1)与二向色镜(2)相对静止。
4.根据权利要求1所述的一种基于LIBS技术的旋转扫描式元素探测装置，其特征在于：所述三棱镜(3)与反射镜(1)和二向色镜(2)相对运动。
5.根据权利要求1所述的一种基于LIBS技术的旋转扫描式元素探测装置，其特征在于：所述第二透镜(5)与二向色镜(2)相对静止。
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