CN109884032A - 烧蚀点精确定位的激光诱导击穿光谱检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了烧蚀点精确定位的激光诱导击穿光谱检测系统及方法，系统包括：脉冲激光器发出的光束照射到光束转折器的反射面上；半导体激光器发出的光束照射到二向色镜的第一受光面上；第一受光面平行于光束转折器的反射面；光束转折器将脉冲激光器发出的光束反射到二向色镜的第二受光面上；二向色镜将光束照射在移动平台上的待测样品表面；所述成像装置与微处理器连接，且正对于被光束转折器偏转的光束在待测样品表面形成的光斑设置；所述微处理器分别与所述成像装置、所述移动平台以及所述光谱仪分别电性连接。应用本发明实施例，可以提高检测结果的准确性。

Description

烧蚀点精确定位的激光诱导击穿光谱检测系统及方法

技术领域

本发明涉及一种检测方法及装置，更具体涉及烧蚀点精确定位的激光诱导击穿光谱检测系统及方法。

背景技术

随着现代检测技术的发展，激光诱导击穿光谱检测技术作为是一种新型光谱检测技术得到了广泛的发展。

激光诱导击穿光谱检测技术可对固体、液体、气体等材料进行多元素、远距离在线快速实时分析，且不需要复杂的样品制备，对样品表面损害小，可以一次性获得整个样品组成元素的定性与定量信息。

但是，当采用激光诱导击穿待测样品时，如果待测样品表面高低不平就会使激光聚焦在待测样品表面光斑的大小不一，进而导致在待测样品聚焦样品能量密度不同，激光的聚焦位置不一致，从而严重影响等离子体光谱信号稳定性，导致检测结果不够准确。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供了烧蚀点精确定位的激光诱导击穿光谱检测系统及方法，以解决现有技术中存在的检测结果不够准确的问题。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：

本发明提供了烧蚀点精确定位的激光诱导击穿光谱检测系统，所述系统包括：脉冲激光器、半导体激光器、光束转折器、二向色镜、成像装置、微处理器、移动平台以及光谱仪，其中，

所述脉冲激光器发出的光束照射到所述光束转折器的反射面上；

所述半导体激光器发出的光束照射到所述二向色镜的第一受光面上；第一受光面平行于所述光束转折器的反射面；所述二向色镜的第二受光面与所述第一受光面平行，且所述第二受光面位于所述光束转折器的反射面反射的激光束的光路上，所述光束转折器将所述脉冲激光器发出的光束反射到所述二向色镜的第二受光面上；

所述二向色镜将所述脉冲激光器发出的光束与所述半导体激光器发出的光束共线，并将所述脉冲激光器发出的光束以及所述半导体激光器发出的光束照射在所述移动平台上的待测样品表面相同位置；

所述成像装置与微处理器连接，且正对于被光束转折器偏转的光束在待测样品表面形成的光斑；

所述微处理器分别与所述成像装置、所述移动平台以及所述光谱仪分别电性连接。

可选的，所述系统还包括：信号发生器，且所述信号发生器分别与所述脉冲激光器、所述光谱仪、所述成像装置以及所述微处理器电性连接。

可选的，所述光谱仪包括：分光部件、探测器、光纤与光谱收集器，其中，所述光谱收集器通过所述光纤与所述分光部件连接；

所述分光部件与所述探测器连接；

所述探测器分别与所述信号发生器以及所述微处理器电性连接，所述信号发生器控制所述探测器的采集延时。

可选的，所述脉冲激光器发出的光束照射到所述光束转折器的反射面的光路上还设有脉冲激光准直器。

可选的，所述半导体激光器发出的光束照射到所述二向色镜的第一受光面的光路上还设有激光准直器。

可选的，共线后的光束的光路上还设有消色差聚焦装置。

可选的，所述移动平台为三维移动平台。

可选的，所述脉冲激光器发出的光束、所述半导体激光器发射的光束共线。

可选的，所述脉冲激光器发出的光束与所述光束转折器的反射面的夹角为45度；

所述半导体激光器发射的光束与所述二向色镜的第一受光面的夹角为45度；

共线后的光束与所述第一受光面夹角为135度，且共线后的光束、半导体激光器发射的光束以及脉冲激光器发射的光束共面。

本发明还提供了基于烧蚀点精确定位的激光诱导击穿光谱检测系统的烧蚀点精确定位方法，所述方法包括：

将待测样品置于移动平台上，移动所述移动平台将样品置于成像装置的成像视野内；

开启半导体激光器，将所述半导体激光器发射的连续激光照射到二向色镜的第一受光面上；所述二向色镜将半导体激光器发出的光束照射在所述待测样品表面相同位置；

所述成像装置获取所述待测样品表面的光斑面积和/或直径，并通过微处理器控制移动平台按照第一预设步长进行上下和/或水平移动，并在记录每一第一预设步长对应的所述待测样品表面的光斑面积和/或直径；

在移动结束后，获取所述待测样品表面的光斑面积和/或直径小于预设阈值时对应的所述移动平台的移动范围；

在所述移动范围内，通过微处理器控制移动平台按照第二预设步长进行上下和/或水平移动，并在记录每一第二预设步长对应的所述待测样品表面的光斑面积和/或直径，且所述第二预设步长小于所述第一预设步长；

获取所述每一第二预设步长对应的所述待测样品表面的光斑面积和/或直径的最小值，并将所述移动平台移动至所述最小值对应的位置；

然后开启脉冲激光器，将所述脉冲激光器发出的光束照射到所述光束转折器的反射面上，以使所述脉冲激光器发出的光束偏转45度，照射在二向色镜的第二受光面上；所述二向色镜将所述脉冲激光器发出的光束照射在待测样品表面，所述脉冲激光器对所述待测样品表面进行烧蚀，产生等离子体，光谱仪将探测的结果发送至所述微处理器。

本发明相比现有技术具有以下优点：

应用本发明实施例，通过成像装置对光斑进行成像，可以探测光斑的直径或者面积，然后根据光斑的直径或者面积对待测样品的位置进行调整，进而可以将待测样品调整到光斑直径或者面积最小的位置，相对于现有技术，避免了光斑直径的变化，进而可以使光斑内的光密度变化更小，进而可以提高样品检测的准确度。

附图说明

图1为本发明实施例提供的烧蚀点精确定位的激光诱导击穿光谱检测系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的基于烧蚀点精确定位的激光诱导击穿光谱检测系统的烧蚀点精确定位方法的原理示意图；

图3为本发明实施例提供的基于烧蚀点精确定位的激光诱导击穿光谱检测系统的烧蚀点精确定位方法中按照第一预设步长运动得到的结果示意图；

图4为本发明实施例提供的基于烧蚀点精确定位的激光诱导击穿光谱检测系统的烧蚀点精确定位方法中按照第二预设步长运动得到的结果示意图。

图5为本发明实施例提供的另一种烧蚀点精确定位的激光诱导击穿光谱检测系统的结构示意图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

本发明实施例提供了烧蚀点精确定位的激光诱导击穿光谱检测系统及方法，下面首先就本发明实施例提供的烧蚀点精确定位的激光诱导击穿光谱检测系统进行介绍。

实施例1

图1为本发明实施例提供的烧蚀点精确定位的激光诱导击穿光谱检测系统的结构示意图，如图1所示，所述系统包括：脉冲激光器10、半导体激光器20、光束转折器30、二向色镜40、成像装置50、微处理器60、移动平台70以及光谱仪80，其中，

所述脉冲激光器10发出的光束照射到所述光束转折器30的反射面31上；

所述半导体激光器20发出的光束照射到所述二向色镜40的第一受光面41上；第一受光面41平行于所述光束转折器30的反射面31；所述二向色镜40的第二受光面42与所述第一受光面41平行，且所述第二受光面42位于所述光束转折器30的反射面31反射的激光束的光路上；所述光束转折器30将所述脉冲激光器10发出的光束反射到所述二向色镜40的第二受光面42上；

所述二向色镜40将所述脉冲激光器10发出的光束与所述半导体激光器20发出的光束共线，并将共线后的光束照射在所述移动平台70上的待测样品表面；

所述成像装置50与微处理器60连接，且正对与被所述光束转折器30偏转的光束在待测样品表面形成的光斑设置；

所述微处理器60分别与所述成像装置50、所述移动平台以及所述光谱仪80分别电性连接。

将待测样品置于移动平台70上，移动所述移动平台70将样品置于成像装置50的成像视野内；通常情况下，成像装置50与光束转折器30、二向色镜40以及移动平台70位于同一直线上，优选位于竖直直线上。也就是说成像装置50可以根据移动平台70反射的、穿过光束转折器30以及二向色镜40的光线进行成像。

开启半导体激光器20，将所述半导体激光器20发射的连续激光照射到与水平面夹角呈45度的二向色镜40的第一受光面41上；

所述二向色镜40的第一受光面41将半导体激光器20发出的光束全反射，进而竖直照射在所述待测样品表面；

所述成像装置50获取所述待测样品表面的光斑面积和/或直径，并通过微处理器60控制移动平台70按照第一预设步长进行移动，并在记录每一第一预设步长对应的所述待测样品表面的光斑面积和/或直径；

在移动结束后，获取所述待测样品表面的光斑面积和/或直径小于预设阈值时对应的所述移动平台70的移动范围；

在所述移动范围内，通过微处理器60控制移动平台70按照第二预设步长进行移动，并在记录每一第二预设步长对应的所述待测样品表面的光斑面积和/或直径；

获取所述每一第二预设步长对应的所述待测样品表面的光斑面积和/或直径的最小值，并将所述移动平台70移动至所述最小值对应的位置。

然后开启脉冲激光器10，将所述脉冲激光器10发出的光束水平照射到与水平面夹角为45度的光束转折器30的反射面31上，以使所述脉冲激光器10发出的光束偏转45度，进而竖直照射在二向色镜40的第二受光面42上，所述二向色镜40的第二受光面42将脉冲激光器10发射的光束全透竖直照射在待测样品表面上。

然后控制所述半导体激光器20以及所述脉冲激光器10对所述待测样品表面进行烧蚀，产生等离子体，光谱仪80将探测的结果发送至所述微处理器60。

需要说明的是，二向色镜40的第一受光面41对半导体激光器20发射的光束具有全反射效果，第二受光面42对脉冲激光器10发射的光束具有全透射的效果。第二预设步长的长度小于第一预设步长。

应用本发明图1所示实施例，通过成像装置50对光斑进行成像，可以探测光斑的直径或者面积，然后根据光斑的直径或者面积对待测样品的位置进行调整，进而可以将待测样品调整到光斑直径或者面积最小的位置，相对于现有技术，避免了光斑直径的变化，进而可以使光斑内的光密度变化更小，进而可以提高样品检测的准确度。

实施例2

图1为本发明实施例提供的烧蚀点精确定位的激光诱导击穿光谱检测系统的结构示意图，如图1所示，所述系统包括：脉冲激光器10、半导体激光器20、光束转折器30、二向色镜40、成像装置50、微处理器60、移动平台70以及光谱仪80，其中，

所述脉冲激光器10发出的光束照射到所述光束转折器30的反射面31上；

所述半导体激光器20发出的光束照射到所述二向色镜40的第一受光面41上；第一受光面41平行于所述光束转折器30的反射面31；所述二向色镜40的第二受光面42与所述第一受光面41平行，且所述第二受光面42位于所述光束转折器30的反射面31反射的激光束的光路上；所述光束转折器30将所述脉冲激光器10发出的光束反射到所述二向色镜40的第二受光面42上；

所述二向色镜40将所述脉冲激光器10发出的光束与所述半导体激光器20发出的光束共线，并将共线后的光束照射在所述移动平台70上的待测样品表面。所述脉冲激光器10发出的光束、所述半导体激光器20发射的光束共面。所述脉冲激光器10发出的光束与所述光束转折器30的反射面的夹角为45度；所述半导体激光器20发射的光束与所述二向色镜40的第一受光面的夹角为45度；共线后的光束与所述第一受光面夹角为135度，且共线后的光束、半导体激光器发射的光束以及脉冲激光器发射的光束共面。

所述成像装置50与微处理器60连接，且正对于被所述光束转折器30偏转的光束在待测样品表面形成的光斑设置；

所述微处理器60分别与所述成像装置50、所述移动平台以及所述光谱仪80分别电性连接。

示例性的，图2为本发明实施例提供的基于烧蚀点精确定位的激光诱导击穿光谱检测系统的烧蚀点精确定位方法的原理示意图，如图2所示，在对待测样品进行检测时，首先将待测样品置于移动平台70上，移动所述移动平台70将样品置于成像装置50的成像视野内；

开启半导体激光器20，将所述半导体激光器20发射的水平方向的连续激光照射到二向色镜40的第一受光面41上；

所述二向色镜40的第一受光面41将半导体激光器20发出的光束转折为竖直方向的激光并照射在所述待测样品表面；

所述成像装置50获取所述待测样品表面的光斑面积和/或直径，并通过微处理器60控制移动平台70按照第一预设步长进行移动，并在记录每一第一预设步长对应的所述待测样品表面的光斑面积和/或直径；

在移动结束后，获取所述待测样品表面的光斑面积和/或直径小于预设阈值时对应的所述移动平台70的移动范围；

在本次移动结束后，得到的光斑直径随移动平台70在竖直方向上坐标变化的变化，图3为本发明实施例提供的基于烧蚀点精确定位的激光诱导击穿光谱检测系统的烧蚀点精确定位方法中按照第一预设步长运动得到的结果示意图；如图3所示，A点为移动平台70在竖直方向上移动的起始位置，然后移动平台70以第一步长S1进行移动，每移动一次，摄像装置测量一次在待测样品表面形成的光斑的直径，直至移动平台70移动至D点位结束位置，B点以及C点为光斑直径等于预设阈值时对应的移动平台70的位置。显然，在B点以及C点之间的位置为光斑直径小于预设阈值时移动平台70可以移动的范围。移动平台70的在按照第一步长移动方向时的运动方向可以是从D点到A点；移动平台70的在按照第二步长移动方向时的运动方向可以是从C点到B点；本发明实施例在此并不对其作出限定。

在所述移动范围内，通过微处理器60控制移动平台70按照第二预设步长进行水平移动，并在记录每一第二预设步长对应的所述待测样品表面的光斑面积和/或直径；

图4为本发明实施例提供的基于烧蚀点精确定位的激光诱导击穿光谱检测系统的烧蚀点精确定位方法中按照第二预设步长运动得到的结果示意图，如图4所示，在B点以及C点之间的范围内移动移动平台70，从B点开始，然后移动平台70以第二步长S2进行移动，每移动一次，摄像装置测量一次在待测样品表面形成的光斑的直径，直至C点结束。且第二步长S2小于第一步长S1。

然后微处理器60根据摄像装置测量的光斑的直径，获取在本步骤中得到的光斑直径的最小值，然后将移动平台70的位置移动到光斑直径最小值对应的位置。将所述移动平台70移动至所述最小值对应的位置，然后，开启脉冲激光器10，将所述脉冲激光器10发出的光束照射到所述光束转折器30的反射面31上，以使所述脉冲激光器10发出的光束偏转45度，竖直向下照射在二向色镜40的第二受光面42上，二向色镜40的第二受光面42对脉冲激光器10发射的光束全透，以将脉冲激光器20发射的光束照射在待测样品表面。微处理器60控制脉冲激光器10发出的光束对待测样品进行烧蚀，产生等离子体，光谱仪80将探测的结果发送至所述微处理器60。

需要说明的是，二向色镜40的第一受光面41对半导体激光器20发射的光束具有全反射效果，第二受光面42对脉冲激光器10发射的光束具有全透射的效果。第二预设步长的长度小于第一预设步长。

实施例3

图1为本发明实施例提供的烧蚀点精确定位的激光诱导击穿光谱检测系统的结构示意图，如图1所示，所述系统包括：脉冲激光器10、半导体激光器20、光束转折器30、二向色镜40、成像装置50、微处理器60、移动平台70以及光谱仪80，其中，

所述半导体激光器20发出的水平的光束照射到所述二向色镜40的第一受光面41上；所述二向色镜40的第一受光面41将所述半导体激光器20发出的光束照射在所述移动平台70上的待测样品表面。

第一受光面41平行于所述光束转折器30的反射面31；所述二向色镜40的第二受光面42与所述第一受光面41平行，且所述第二受光面42位于所述光束转折器30的反射面31反射的激光束的光路上；所述光束转折器30将所述脉冲激光器10发出的光束反射到竖直方向上，照射到所述二向色镜40的第二受光面42上；所述脉冲激光器10发出的光束、所述半导体激光器20发射的光束共面。所述脉冲激光器10发出的光束与所述光束转折器30的反射面的夹角为45度；所述半导体激光器20发射的光束与所述二向色镜40的第一受光面的夹角为45度；所述二向色镜40将所述脉冲激光器10发出的光束与所述半导体激光器20发出的光束共线，并将共线后的光束照射在所述移动平台70上的待测样品表面；

共线后的光束与所述第一受光面夹角为135度，且共线后的光束、半导体激光器发射的光束以及脉冲激光器发射的光束共面。

所述成像装置50与微处理器60连接，且正对于被所述光束转折器30偏转的光束在待测样品表面形成的光斑设置；

所述微处理器60分别与所述成像装置50、所述移动平台70以及所述光谱仪80分别电性连接。所述移动平台70为三维移动平台。

示例性的，图2为本发明实施例提供的基于烧蚀点精确定位的激光诱导击穿光谱检测系统的烧蚀点精确定位方法的原理示意图，如图2所示，在对待测样品进行检测时，首先将待测样品置于移动平台70上，移动所述移动平台70将样品置于成像装置50的成像视野内；

开启半导体激光器20，将所述半导体激光器20发射的连续激光照射到二向色镜40的第一受光面41上；

所述二向色镜40的第一受光面41将半导体激光器20发出的光束全反射到竖直方向上以照射在所述待测样品表面；

所述成像装置50获取所述待测样品表面的光斑面积和/或直径，并通过微处理器60控制移动平台70按照第一预设步长进行上下和/或水平移动，并在记录每一第一预设步长对应的所述待测样品表面的光斑面积和/或直径；

在移动结束后，获取所述待测样品表面的光斑面积和/或直径小于预设阈值时对应的所述移动平台70的移动范围；

在本次移动结束后，得到的光斑直径随移动平台70在竖直方向上坐标变化的变化，图3为本发明实施例提供的基于烧蚀点精确定位的激光诱导击穿光谱检测系统的烧蚀点精确定位方法中按照第一预设步长运动得到的结果示意图；如图3所示，A点为移动平台70在竖直方向上移动的起始位置，然后移动平台70以第一步长S1进行移动，每移动一次，摄像装置测量一次在待测样品表面形成的光斑的直径，直至移动平台70移动至D点位结束位置，B点以及C点为光斑直径等于预设阈值时对应的移动平台70的位置。显然，在B点以及C点之间的位置为光斑直径小于预设阈值时移动平台70可以移动的范围。

在所述移动范围内，通过微处理器60控制移动平台70按照第二预设步长进行上下和/或水平移动，并在记录每一第二预设步长对应的所述待测样品表面的光斑面积和/或直径；

图4为本发明实施例提供的基于烧蚀点精确定位的激光诱导击穿光谱检测系统的烧蚀点精确定位方法中按照第二预设步长运动得到的结果示意图，如图4所示，在B点以及C点之间的范围内移动移动平台70，从B点开始，然后移动平台70以第二步长S2进行移动，每移动一次，摄像装置测量一次在待测样品表面形成的光斑的直径，直至C点结束。且第二步长S2小于第一步长S1。移动平台70的移动方式可以可以包括竖直方向上的运动，也可以包括水平方向上的运动，或者二者的组合。可以理解的是，虽然移动平台70的运动方式不同，但是光斑直径的测量以及最小光斑直径对应的移动平台70位置的获取的方式都是类似的。

然后微处理器60根据摄像装置测量的光斑的直径，获取在本步骤中得到的光斑直径的最小值，然后将移动平台70的位置移动到光斑直径最小值对应的位置。将所述移动平台70移动至所述最小值对应的位置，然后，开启脉冲激光器10，将所述脉冲激光器10发出的光束照射到所述光束转折器30的反射面31上，以使所述脉冲激光器10发出的光束偏转45度到竖直方向上，照射在二向色镜40的第二受光面42上，二向色镜40的第二受光面42将脉冲激光器10发射的光束全透，并照射在待测样品表面。微处理器60控制脉冲激光器10发出的光束对待测样品进行烧蚀，产生等离子体，光谱仪80将探测的结果发送至所述微处理器60。

需要说明的是，二向色镜40的第一受光面41对半导体激光器20发射的光束具有全反射效果，第二受光面42对脉冲激光器10发射的光束具有全透射的效果。第二预设步长的长度小于第一预设步长。

实施例4

图5为本发明实施例提供的另一种烧蚀点精确定位的激光诱导击穿光谱检测系统的结构示意图，如图5所示，图5所示实施例与本发明图1所示实施例的区别仅在于半导体激光器20与脉冲激光器10的设置位置的区别，以及各个激光器所对应的附属部件的区别，其他部分的构件的设置方式均一致。

实施例5

图1为本发明实施例提供的烧蚀点精确定位的激光诱导击穿光谱检测系统的结构示意图，如图1所示，所述系统包括：脉冲激光器10、半导体激光器20、光束转折器30、二向色镜40、成像装置50、微处理器60、移动平台70以及光谱仪80，其中，

所述脉冲激光器10发出的光束照射到所述光束转折器30的反射面31上；

所述半导体激光器20发出的光束经过激光准直器处理后照射到所述二向色镜40的第一受光面41上；第一受光面41平行于所述光束转折器30的反射面31；所述二向色镜40的第二受光面42与所述第一受光面41平行，且所述第二受光面42位于所述光束转折器30的反射面31反射的激光束的光路上；所述光束转折器30将所述脉冲激光器10发出的经过脉冲激光准直器处理后的光束反射到所述二向色镜40的第二受光面42上；

所述二向色镜40将所述脉冲激光器10发出的光束与所述半导体激光器20发出的光束共线，并将共线后的光束照射在所述移动平台70上的待测样品表面。所述脉冲激光器10发出的光束与所述光束转折器30的反射面的夹角为45度；所述半导体激光器20发射的光束与所述二向色镜40的第一受光面的夹角为45度；，所述脉冲激光器10发出的光束照射到所述光束转折器30的反射面31的光路上还设有脉冲激光准直器。所述半导体激光器20发出的光束照射到所述二向色镜40的第一受光面41的光路上还设有激光准直器。

共线后的光束与所述第一受光面夹角为135度，共线后的光束、半导体激光器20发射的光束以及脉冲激光器10发射的光束共面。共线后的光束的光路上还设有消色差聚焦装置。

所述成像装置50与微处理器60连接，且正对于被所述光束转折器30偏转的光束在待测样品表面形成的光斑设置；

所述微处理器60分别与所述成像装置50、所述移动平台70以及所述光谱仪80分别电性连接。所述移动平台70为三维移动平台。信号发生器90分别与所述脉冲激光器10、所述光谱仪80、所述成像装置50以及所述微处理器60电性连接。所述光谱仪80包括：分光部件81、探测器82、光纤83与光谱收集器84，其中，所述光谱收集器84通过所述光纤83与所述分光部件81连接；所述分光部件81与所述探测器82连接；所述探测器82分别与所述信号发生器90以及微处理器60电性连接。

示例性的，图2为本发明实施例提供的基于烧蚀点精确定位的激光诱导击穿光谱检测系统的烧蚀点精确定位方法的原理示意图，如图2所示，在对待测样品进行检测时，首先将待测样品置于移动平台70上，移动所述移动平台70将样品置于成像装置50的成像视野内；

开启半导体激光器20，将所述半导体激光器20发射的水平的连续激光照射到二向色镜40的第一受光面41上；

所述二向色镜40的第一受光面41将半导体激光器20发出的光束全反射到竖直方向照射在所述待测样品表面；

所述成像装置50获取所述待测样品表面的光斑面积和/或直径，并通过微处理器60控制移动平台70按照第一预设步长进行上下和/或水平移动，并在记录每一第一预设步长对应的所述待测样品表面的光斑面积和/或直径；

在移动结束后，获取所述待测样品表面的光斑面积和/或直径小于预设阈值时对应的所述移动平台70的移动范围；

在本次移动结束后，得到的光斑直径随移动平台70在竖直方向上坐标变化的变化，图3为本发明实施例提供的基于烧蚀点精确定位的激光诱导击穿光谱检测系统的烧蚀点精确定位方法中按照第一预设步长运动得到的结果示意图；如图3所示，A点为移动平台70在竖直方向上移动的起始位置，然后移动平台70以第一步长S1进行移动，每移动一次，摄像装置测量一次在待测样品表面形成的光斑的直径，直至移动平台70移动至D点位结束位置，B点以及C点为光斑直径等于预设阈值时对应的移动平台70的位置。显然，在B点以及C点之间的位置为光斑直径小于预设阈值时移动平台70可以移动的范围。

在所述移动范围内，通过微处理器60控制移动平台70按照第二预设步长进行上下和/或水平移动，并在记录每一第二预设步长对应的所述待测样品表面的光斑面积和/或直径；

图4为本发明实施例提供的基于烧蚀点精确定位的激光诱导击穿光谱检测系统的烧蚀点精确定位方法中按照第二预设步长运动得到的结果示意图，如图4所示，在B点以及C点之间的范围内移动移动平台70，从B点开始，然后移动平台70以第二步长S2进行移动，每移动一次，摄像装置测量一次在待测样品表面形成的光斑的直径，直至C点结束。且第二步长S2小于第一步长S1。移动平台70的移动方式可以可以包括竖直方向上的运动，也可以包括水平方向上的运动，或者二者的组合。可以理解的是，虽然移动平台70的运动方式不同，但是光斑直径的测量以及最小光斑直径对应的移动平台70位置的获取的方式都是类似的。

然后微处理器60根据摄像装置测量的光斑的直径，获取在本步骤中得到的光斑直径的最小值，然后将移动平台70的位置移动到光斑直径最小值对应的位置。将所述移动平台70移动至所述最小值对应的位置，然后，开启脉冲激光器10，将所述脉冲激光器10发出的光束照射到所述光束转折器30的反射面31上，以使所述脉冲激光器10发出的光束偏转45度到竖直方向上，照射在二向色镜40的第二受光面42上，二向色镜40的第二受光面42将脉冲激光器10发射的光束照射在待测样品表面。微处理器60控制脉冲激光器10发出的光束对待测样品进行烧蚀，产生等离子体，信号发生器90控制探测器的采集延时，光谱仪80中的光谱收集器84根据采集延时探测等离子体发散出的光学信号，然后经由光纤83传递至分光部件81，分光部件81将处理后的信号传递至探测器82，探测器82将处理后的信号发送至所述微处理器60。

需要说明的是，二向色镜40的第一受光面41对半导体激光器20发射的光束具有全反射效果，第二受光面42对脉冲激光器10发射的光束具有全透射的效果。第二预设步长的长度小于第一预设步长。

实施例6

激光诱导检测检测激光诱导检测激光诱导检测激光诱导检测检测本发明实施例还提供了基于烧蚀点精确定位的激光诱导击穿光谱检测系统的烧蚀点精确定位方法，所述方法包括：

将待测样品置于移动平台70上，移动所述移动平台70将样品置于成像装置50的成像视野内；

开启脉冲激光器10，将所述脉冲激光器10发出的光束照射到所述光束转折器30的反射面31上，以使所述脉冲激光器10发出的光束偏转45度，照射在二向色镜40的第二受光面42上

开启半导体激光器20，将所述半导体激光器20发射的连续激光照射到二向色镜40的第一受光面41上；

所述二向色镜40将脉冲激光器10发出的光束照射在所述待测样品表面；

所述成像装置50获取所述待测样品表面的光斑面积和/或直径，并通过微处理器60控制移动平台70按照第一预设步长进行上下和/或水平移动，并在记录每一第一预设步长对应的所述待测样品表面的光斑面积和/或直径；

在移动结束后，获取所述待测样品表面的光斑面积和/或直径小于预设阈值时对应的所述移动平台70的移动范围；

在所述移动范围内，通过微处理器60控制移动平台70按照第二预设步长进行上下和/或水平移动，并在记录每一第二预设步长对应的所述待测样品表面的光斑面积和/或直径；

获取所述每一第二预设步长对应的所述待测样品表面的光斑面积和/或直径的最小值，并将所述移动平台70移动至所述最小值对应的位置，然后控制所述半导体激光器20以及所述脉冲激光器10对所述待测样品表面进行烧蚀，产生等离子体，信号发生器90控制探测器的采集延时，光谱仪80根据采集延时探测等离子体发散出的光学信号，光谱仪80将探测的结果发送至所述微处理器60。

应用本发明图5所示实施例，通过成像装置50对光斑进行成像，可以探测光斑的直径或者面积，然后根据光斑的直径或者面积对待测样品的位置进行调整，进而可以将待测样品调整到光斑直径或者面积最小的位置，相对于现有技术，避免了光斑直径的变化，进而可以使光斑内的光密度变化更小，进而可以提高样品检测的准确度。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.烧蚀点精确定位的激光诱导击穿光谱检测系统，其特征在于，所述系统包括：脉冲激光器、半导体激光器、光束转折器、二向色镜、成像装置、微处理器、移动平台以及光谱仪，其中，

所述脉冲激光器发出的光束照射到所述光束转折器的反射面上；

所述半导体激光器发出的光束照射到所述二向色镜的第一受光面上；第一受光面平行于所述光束转折器的反射面；所述二向色镜的第二受光面与所述第一受光面平行，且所述第二受光面位于所述光束转折器的反射面反射的激光束的光路上，所述光束转折器将所述脉冲激光器发出的光束反射到所述二向色镜的第二受光面上；

所述二向色镜将所述脉冲激光器发出的光束与所述半导体激光器发出的光束共线，并将所述脉冲激光器发出的光束以及所述半导体激光器发出的光束照射在所述移动平台上的待测样品表面相同位置；

所述成像装置与微处理器连接，且正对于被光束转折器偏转的光束在待测样品表面形成的光斑设置；

所述微处理器分别与所述成像装置、所述移动平台以及所述光谱仪分别电性连接。

2.根据权利要求1所述的烧蚀点精确定位的激光诱导击穿光谱检测系统，其特征在于，所述系统还包括：信号发生器，且所述信号发生器分别与所述脉冲激光器、所述光谱仪、所述成像装置以及所述微处理器电性连接。

3.根据权利要求2所述的烧蚀点精确定位的激光诱导击穿光谱检测系统，其特征在于，所述光谱仪包括：分光部件、探测器、光纤与光谱收集器，其中，

所述光谱收集器通过所述光纤与所述分光部件连接；

所述分光部件与所述探测器连接；

所述探测器分别与所述信号发生器以及所述微处理器电性连接，所述信号发生器控制所述探测器的采集延时。

4.根据权利要求1所述的烧蚀点精确定位的激光诱导击穿光谱检测系统，其特征在于，所述脉冲激光器发出的光束照射到所述光束转折器的反射面的光路上还设有脉冲激光准直器。

5.根据权利要求1所述的烧蚀点精确定位的激光诱导击穿光谱检测系统，其特征在于，所述半导体激光器发出的光束照射到所述二向色镜的第一受光面的光路上还设有激光准直器。

6.根据权利要求1所述的烧蚀点精确定位的激光诱导击穿光谱检测系统，其特征在于，共线后的光束的光路上还设有消色差聚焦装置。

7.根据权利要求1所述的烧蚀点精确定位的激光诱导击穿光谱检测系统，其特征在于，所述移动平台为三维移动平台。

8.根据权利要求1所述的烧蚀点精确定位的激光诱导击穿光谱检测系统，其特征在于，所述脉冲激光器发出的光束、所述半导体激光器发射的光束共线。

9.根据权利要求8所述的烧蚀点精确定位的激光诱导击穿光谱检测系统，其特征在于，所述脉冲激光器发出的光束与所述光束转折器的反射面的夹角为45度；

所述半导体激光器发射的光束与所述二向色镜的第一受光面的夹角为45度；

共线后的光束与所述第一受光面夹角为135度，且共线后的光束、半导体激光器发射的光束以及脉冲激光器发射的光束共面。

10.基于烧蚀点精确定位的激光诱导击穿光谱检测系统的烧蚀点精确定位方法，其特征在于，所述方法包括：

将待测样品置于移动平台上，移动所述移动平台将样品置于成像装置的成像视野内；

开启半导体激光器，将所述半导体激光器发射的连续激光照射到二向色镜的第一受光面上；所述二向色镜将半导体激光器发出的光束照射在所述待测样品表面相同位置；

所述成像装置获取所述待测样品表面的光斑面积和/或直径，并通过微处理器控制移动平台按照第一预设步长进行上下和/或水平移动，并记录第一预设步长对应的所述待测样品表面的光斑面积和/或直径；

在移动结束后，获取所述待测样品表面的光斑面积和/或直径小于预设阈值时对应的所述移动平台的移动范围；

在所述移动范围内，通过微处理器控制移动平台按照第二预设步长进行上下和/或水平移动，并在记录每一第二预设步长对应的所述待测样品表面的光斑面积和/或直径，且所述第二预设步长小于所述第一预设步长；

获取所述每一第二预设步长对应的所述待测样品表面的光斑面积和/或直径的最小值，并将所述移动平台移动至所述最小值对应的位置；

然后开启脉冲激光器，将所述脉冲激光器发出的光束照射到所述光束转折器的反射面上，以使所述脉冲激光器发出的光束偏转45度，照射在二向色镜的第二受光面上；所述二向色镜将所述脉冲激光器发出的光束照射在待测样品表面，所述脉冲激光器对所述待测样品表面进行烧蚀，产生等离子体，光谱仪将探测的结果发送至所述微处理器。