CN110308119B - 一种载流式激光诱导击穿光谱在线成分分析仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种载流式激光诱导击穿光谱在线成分分析仪，包括双脉冲激光诱导击穿模块、光谱采集模块、主控与数据处理模块和液体载流模块四部分。双脉冲激光诱导击穿模块采用双脉冲合束激光系统，配合扩束聚焦镜组，能够实现激光光束自动聚焦。光谱采集模块采用三路光谱采集系统，能够增大光谱采集范围，提高光谱分辨率，满足多元素同时测量要求。主控与数据处理模块用于控制其它各模块协调工作，同时完成光谱测试与数据分析。液体载流模块能够将产生稳定的竖向束流，束流为定常层流，适用于牛顿液体在线成分检测，同时该模块能够对检测过程产生液滴溅射进行防护，降低在线成分检测设备光学元器件的污染情况，极大提高检测设备的可用性和维护性。

Description

一种载流式激光诱导击穿光谱在线成分分析仪

技术领域

本发明涉及液体成分检测领域,具体的说是一种载流式激光诱导击穿光谱在线成分分析仪。

背景技术

激光诱导击穿光谱(LIBS)检测技术是一种光谱分析技术，其原理是将脉冲激光汇聚在样品表面，诱导生成等离子体，利用光谱仪器分析击穿后的发射光谱，从而得出样品内的元素含量与分布情况。它具有检测速度块、无需样品制备、多元素同时检测等优点，同时LIBS检测技术还可以应用于不同形态的样品，如固体样品、液体样品500、气体样品。受多种因素的影响，液体样品500的检测一般比固体样品和气体样品困难。

以磷矿矿浆为例，它是水与磷矿矿粉的悬浮溶液，在一定浓度范围内，可认为它是牛顿流体，流体特性满足牛顿流体特性。磷矿矿浆的多元素浓度在线测量一直存在很大的难度，传统方法通常无法实现在线检测，常规处理方法如下：取一定质量的矿浆样品，将矿浆样品置于加热器皿中，采用加热方法将矿浆内水分去除，测定样品的含水量，最后采用化学等方法对得到的固态样品进行元素含量检测。当采矿企业采用非在线检测时，无法对生产线的工艺状态进行实时监测，对于产品的质量控制不利，因此实现矿浆等液体样品500的在线实时检测是未来采矿企业的发展目标。

矿浆等液体样品500的多元素检测可以采用多种检测形态，如形态一：检测静止的液体样品500；形态二：检测流动的液体样品500；形态三：将液体样品500气雾化处理后进行检测；形态四：将液体样品500固体化处理后进行检测等。上述多种检测形态中，仅形态一和形态二适用于在线实时检测。

采用激光诱导击穿光谱(LIBS)检测技术是实现矿浆等液体样品500多元素在线检测的一个极佳的解决方案，但仍然需要解决如下几个问题：1.由于液体样品500中的水成分含量大，由于蒸发、液滴溅射等原因，会降低击穿时的激光能量，进而收集光谱能量也会降低，一般液体样品500检测时对激光能量要求较高。2.实现液体样品500全元素成分检测，需要收集较宽击穿发射光谱，同时要求较高的光谱分辨率，通常采用中阶梯光栅的光谱仪能够实现上述要求，然后此类光谱仪价格昂贵，如何经济的实现宽光谱范围和高光谱分辨率是需要解决的关键问题之一。3.在上述适用在线实时检测的形态一和形态二中，采用何种形态、何种方法进行液体样品500检测，能够确保液体样品500检测过程的成分均匀一致，不发生变化(例如：矿浆为悬浮溶液，检测过程不发生沉降现象)。4.当激光诱导击穿矿浆样品时，由于等离子体的高温高压，会使击穿处的液体样品500发生强烈的液滴溅射，会影响等离子诱导的发射光谱的收集，严重时还会污染光学系统。

本发明致力于解决上述的影响液态LIBS在线检测的几个关键问题，发明一种载流式激光诱导击穿光谱(LIBS)在线成分分析仪，该分析仪能够实现液体样品500(如矿浆)多元素在线成分检测。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足之处，解决载流式激光诱导击穿光谱(LIBS)在线成分分析。本发明所采用的技术方案是：一种载流式激光诱导击穿光谱在线成分分析仪，包括：

双脉冲激光诱导击穿模块，将两束激光合束，再扩束后聚焦在液体样品上，在液体样品的击穿处产生等离子体发射光谱；

光谱采集模块，采集液体样品被击穿处产生的等离子体发射光谱，并将光谱信息上传给主控与数据处理模块；

主控与数据处理模块，分别连接双脉冲激光诱导击穿模块、光谱采集模块、液体载流模块，控制上述三个模块协调工作，对等离子体光谱的多元素浓度含量进行测定；

液体载流模块，用于将液体样品产生定常层流液柱，并且对液柱流动状态和等离子体发射光谱进行监控，以及通过其内部的风墙和气刀对检测过程产生液滴溅射进行隔离，避免分析仪的光学系统受到污染。

所述双脉冲激光诱导击穿模块包括：双脉冲合束分系统、多个反射镜、扩束聚焦镜组、微调焦机构、激光窗口、光学腔体；

所述的双脉冲合束分系统实现其内部两个激光器出射线偏振光束的精确合束；双脉冲合束分系统的出射光束经过若干个反射镜反射，入射至扩束聚焦镜组，然后扩束聚焦后的激光经过激光窗口击打在定常层流液柱的液体样本上；所述的扩束聚焦镜组由共轴的扩束镜和聚焦镜组成；微调焦机构能够沿光轴调整聚焦镜的空间位置，实现双脉冲激光诱导击穿模块聚焦长度的调整；光学腔体用于固定和密封光学元件。

所述光谱采集与处理模块包括三路光谱采集子模块，每一路光谱采集子模块均由收集镜，光纤和光谱仪构成；等离子体发射光谱首先被收集镜聚焦耦合进入光纤，然后传递至光谱仪，最终光谱仪对所需波段的等离子体光谱信息进行采集。

所述主控与数据处理模块包括：计算机，控制板；

计算机对等离子体光谱信息的多元素浓度含量进行测定；

控制板连接计算机，并在其控制下产生不同频率、脉冲精度达到纳秒量级的脉冲信号，触发光谱采集模块的光谱仪、液体载流模块的CCD成像系统、双脉冲激光诱导击穿模块的激光器工作。

所述液体载流模块为可拆卸的外挂式结构，包括：载流生成系统、防护系统、清洗系统、CCD成像系统、载流箱体；

所述的载流生成系统采用重力自压产生定常层流束流；由上料管路及驱动机构、上储液箱、溢流箱、溢流管、连接软管、导流管及其位置调整机构、喷嘴构成；所述上料管路及驱动机构设置在上储液箱上方，上储液箱下端出口、连接软管、导流管及其位置调整机构的导流管、喷嘴依次连接；溢流箱设置在上储液箱的一侧，且其下端出口连接溢流管；

所述的防护系统采用高速风墙和气刀用于溅射液滴防护；

所述的清洗系统采用高速水流对防护系统的内防护管的激光与发射光谱窗口进行清洗；

所述的CCD成像系统由CCD传感器、成像镜头、成像反射镜、快门机构、防护壳构成；CCD成像系统对液体流和等离子体状态进行监测；CCD传感器接收触发信号；成像镜头用于调整镜头焦距；成像反射镜将成像光路角度进行偏转至成像镜头；快门机构布置在成像光路上；

所述的载流箱体是液体载流模块的外壳，用于对内部元器件进行保护和对激光辐射进行防护。

所述液体样本为纯净物液体、溶液、悬浊液、乳浊液，且液体特性为牛顿液体。

本发明具有以下有益效果及优点：

1.本发明所述的分析仪器能够实现液体样品500的多元素在线成分分析。

2.本发明所述的分析仪器采用双脉冲激光系统，能够极大的提高分析仪器的灵敏度，并且提高系统激发能量。

3.本发明所述的分析仪器具有较高分析精度和分析效率。

4.本发明采用重力自压式原理，产生定常层流束流，有效的提高液体样品500检测过程内部成分的一致性。

附图说明

图1为本发明的载流式激光诱导击穿光谱(LIBS)在线成分分析仪的结构示意图；

图2为本发明中载流式激光诱导击穿光谱(LIBS)在线成分分析仪光学系统的原理示意图；

图3为本发明中液体载流模块的侧视图；

图4为本发明中液体载流模块的正视图；

图1中：双脉冲激光诱导击穿模块100，光谱采集模块200，主控与数据处理模块300，液体载流模块400，液体样本500；

图1、2中：双脉冲激光诱导击穿模块100：双脉冲合束分系统101，反射镜102，扩束聚焦镜组103，微调焦机构104，激光窗口105，光学腔体106，二向色镜107；

双脉冲合束分系统101：激光器1011、半波片1012、高反镜1013、偏振镜1014；

图2中：扩束聚焦镜组103：扩束镜103-1、聚焦镜103-2；

图1、2中：光谱采集模块200：收集一镜201，收集二镜202，收集三镜203，光纤204，光谱仪205，收集一窗口206，收集二窗口207；

图1中：主控与数据处理模块300：计算机301，控制板302；

图1、3、4中：液体载流模块400：载流生成系统401、防护系统402、清洗系统403、CCD成像系统404、载流箱体405；

图3、4中：载流生成系统401：上料管路及驱动机构4011、上储液箱4012、溢流箱4013、溢流管4014、连接软管4015、导流管及其位置调整机构4016、喷嘴4017；

图4中：上料管路及驱动机构4011：上料接头4011-1、上料软管4011-2、上料驱动器4011-3；

图4中：导流管及其位置调整机构4016：导流管4016-1、XY位移台4016-2；

图3、4中：防护系统402：一级防护系统4021、二级防护系统4022；

图3、4中：一级防护系统4021：内防护管4021-1、外防护管及漏斗4021-2、气刀系统4021-3、上防护盖4021-4；

图3、4中：二级防护系统4022：高转速风扇4022-1、风扇支架4022-2；

图3、4中：CCD成像系统404：CCD传感器4041、成像镜头4042、成像反射镜4043、快门机构4044、防护壳4045。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。

采用双脉冲激光作为激发光源，能够有效的提高激发能量，同时提高样品元素的检出限，有效的解决液体检测所需的高激发能量、高检出限的检测难题，非常适用于液体样品500的在线元素检测，本发明将采用双脉冲激光作为LIBS检测激发光源。

如图1所示，载流式激光诱导击穿光谱在线成分分析仪(简称LIBS分析仪)包括：双脉冲激光诱导击穿模块100，光谱采集模块200，主控与数据处理模块300，液体载流模块400。LIBS为激光诱导击穿光谱。

液体样本500是LIBS分析仪工作的对象。双脉冲激光诱导击穿模块100产生双频脉冲激光，击打在液体样本500表面，形成等离子体。光谱采集模块200对等离子体的发射光谱进行宽波段、高分辨采集，并将采集的光谱信息上传给主控与数据处理模块300。主控与数据处理模块300完成光谱信息处理，实时得出液体样本500多元素成分数据。液体载流模块400采用重力自压式原理产生定常层流束流，同时能够对激光诱导等离子体导致的液滴溅射进行有效防护。主控与数据处理模块300还是整个LIBS分析仪的控制中枢，它控制其余子系统协调工作。

接下来根据附图详细介绍各子系统组成及功能。

如图1所示，本发明专利涉及的双脉冲激光诱导击穿模块100包含一个双脉冲合束分系统101，其主要功能是将两个激光器1011发出的线偏振光一和线偏振光二完成精确合束，为本发明专利提出的载流式液体样品LIBS在线分析提供双脉冲检测光源。两激光光束的合束为成熟技术，图2中所示的合束方案为一种示例方案，双脉冲合束分系统101由两个激光器1011、半波片1012、高反镜1013、偏振镜1014等构成。双脉冲合束分系统101利用两激光的偏振差别，实现两个激光器1011出射线偏振光束的精确合束。本专利实现的双脉冲合束分系统101并不局限于采用偏振差别的方法。

如图2所示，本发明专利涉及的双脉冲激光诱导击穿模块100还包含一个扩束聚焦镜组103，其由扩束镜103-1和聚焦镜103-2组成。其具体功能如下：双脉冲激光诱导击穿模块100发出的双脉冲光束具有一定发散角；双脉冲光束首先经扩束镜103-1，光束发散角被压缩，同时光斑直径被放大，将合束光束的口径扩大3倍左右；光束经聚焦镜103-2后，光束被汇聚在聚焦镜103-2光轴上空间某处；调整聚焦镜103-2的空间位置，可调整光束的聚焦长度。

如图2所示，本发明专利涉及的双脉冲激光诱导击穿模块100还包含若干个反射镜102，每个反射镜102均配有6自由度调整架。双脉冲光束经多个反射镜102反射，改变传播方向，最终汇聚在液体样品500表面，形成等离子体，等离子体区域内的原子被激发，产生发射光谱。

如图1所示，本发明专利涉及的双脉冲激光诱导击穿模块100还包含一个微调焦机构104，该微调焦机构104能够带动聚焦镜103-2沿其光轴进行位置调整，实现聚焦长度的调整。微调焦机构104可以是电动或着手动致动器，可实现自动或人工调整焦点位置。所述微调焦机构104包括直线驱动电机、丝杆及丝母，丝杆连接于直线驱动电机的输出轴上，聚焦镜103-2通过丝母与丝杆螺纹连接，直线驱动电机输出的转动通过丝母与丝杆的转动副转变为丝母的直线运动，带动聚焦镜103-2沿丝杆轴向的移动，进而对聚焦点位置进行调节。

如图2所示，本发明专利涉及的双脉冲激光诱导击穿模块100还包含一个激光窗口105，它布置在激光聚焦光束的路径上；激光窗口105与光学腔体106组合，能够将LIBS分析仪的主要光学元件包含其中，对内部元件起到密封保护作用。

光学腔体106将分析仪器主要的光学器件都包围在其内部，起到密封防尘作用，对内部光学元件起到保护作用。

二向色镜107能同时实现激光光束反射和等离子体发射光谱的透射，实现光谱采集子模块的同轴采集。

如图2所示，本发明专利涉及的光谱采集模块200包括三路光谱采集子模块。每一路光谱采集子模块采集的光谱波段不同，叠加起来，最终实现宽波段，高分辨光谱采集。

光谱采集子模块一由收集一镜201、光纤204-1和光谱仪205-1组成。其采集原理如下：等离子体处产生原子发射光谱，发射光谱直接透射通过收集一镜201，汇聚后被耦合进入光纤204-1，最终发射光谱的光谱信息被光谱仪205-1采集，最后上传至主控与数据处理模块300。

光谱采集子模块二和光谱采集子模块三的工作原理与光谱采集子模块一相同，不重复叙述。

光谱采集子模块一和光谱采集子模块二还对应配置了收集一窗口206和收集二窗口207，用于实现内部元件保护。

如图1所示，本发明专利涉及的主控与数据处理模块300包含一个计算机301，为LIBS分析仪各模块和机构提供时序控制，计算机301包含上位机PC和下位机PLC。主要实现的功能包括：参数设置与控制激光器1011、参数设置与控制光谱仪205、参数设置与控制控制板302、光谱信息智能处理、时序控制液体载流模块工作等。

本发明专利涉及的主控与数据处理模块300还包含一个控制板302，在计算机301的控制下，控制板302可产生高达纳秒级的脉冲信号源，用以触发控制光谱仪205、CCD成像系统404、激光器1011等核心部件工作。

载流模块400是实现液体样品500在线成品检测的关键技术之一，它是保证检测过程中液体样品500均匀性一致的重要解决方案，是本专利核心保护内容之一。载流模块400的主要功能如下：采用重力自压式原理产生定常层流束流，为检测提供稳定的检测液体流；对激光诱导击穿过程产生的液滴溅射进行有效防护，避免光学系统被污染；对液体流和等离子体状态进行监测。

如图3、4所示，本发明专利涉及液体载流模块400包含一个载流生成系统401，其由上料管路及驱动机构4011、上储液箱4012、溢流箱4013、溢流管4014、连接软管4015、导流管及其位置调整机构4016、喷嘴4017等构成。

所述的上料管路及驱动机构4011是液体样品500的上料机构，由上料接头4011-1、上料软管4011-2、上料驱动器4011-3构成。上料接头4011-1用于实现上料管路与来料管路快速连接；上料软管4011-2的一端与上料接头4011-1相连接，另一端为自由端；上料驱动器4011-3能够驱动上料软管4011-2的自由端，沿X向做一定行程的直线运动。需要上料时，将上料软管4011-2摆到右端，液体样品500被注入上储液箱4012中；结束上料时，将上料软管4011-2摆至左端，液体样品500被注入溢流箱4013；上料驱动器4011-3可以是气缸、可以是直线电磁铁、也可以是直线电机等，运动端夹持。

所述的上储液箱4012下端具有一个出口；连接软管4015一端与该出口相连，另一端与导流管4016-1相连；喷嘴4017安装在导流管4016-1上，具有不同流通口径，可方便更换；上储液箱4012用于储存适量的液体样品500，用以产生适当的压力差，驱动液体样品500沿连接软管4015、导流管4016-1，最终从喷嘴4017流出；

所述的导流管及其位置调整机构4016由导流管4016-1、XY位移台4016-2构成；导流管4016-1固定在XY位移台4016-2上，能相对于上储液箱4012，沿X向和Y向做相应的位置调整；XY位移台为现有技术。

所述的连接软管4015具有一定弹性，确保导流管4016-1进行位置调整前后，连接软管4015两端连接位置的密封性；

载流生成系统401的具体工作过程如下：当需要进行液体样品500检测时，上料驱动器4011-3将上料软管4011-2的自由端摆动至上储液箱4012上方，将液体样品500输入至上储液箱4012；上储液箱4012中的液体样品500在自重作用下，依次沿连接软管4015、导流管4016-1流下，最终从喷嘴4017流出，下流液柱为定常层流液柱，用作检测液柱；从喷嘴4017流出的液体样品500被外防护管及漏斗4021-2收集。当不需要进行液体样品500检测时，上料驱动器4011-3将上料软管4012-2的自由端摆动至溢流箱4013上方，液体样品500被输入至溢流箱4013；溢流箱4013中的液体样品500沿溢流管4014输入至外防护管及漏斗4021-2，完成收集。

如图3、4所示，本发明专利涉及液体载流模块400包含一个防护系统402，具体功能是对激光诱导击穿过程产生的液滴溅射进行有效防护。防护系统402既需要阻止液滴溅射，又不能对激光和发射光谱传输产生影响，高速风墙是理想的解决方案。防护系统402由一级防护系统4021和二级防护系统4022组成，上述两系统均采用高速风墙原理进行防护。

所述的一级防护系统4021由内防护管4021-1、外防护管及漏斗4021-2、气刀系统4021-3、上防护盖4021-4构成。

内防护管4021-1与液柱同轴，内防护管4021-1在激光光束和发射光谱路径处开有透过窗口，同时在CCD成像系统成像路径处开有窗口。

外防护管及漏斗4021-2套在内防护管4021-1的外侧，其直径是内防护管4021-1直径的2～3倍，在激光光束和发射光谱路径处开有透过窗口，同时在CCD成像系统成像路径处开有窗口；外防护管及漏斗4021-2的下端为漏斗式结构，能够将喷嘴4017喷出的液柱收集。

气刀系统4021-3布置在内防护管4021-1和外防护管及漏斗4021-2中间，同时在激光光束和发射光谱路径的正上方；气刀系统4021-3喷射出的高速压缩空气墙阻挡在激光光束和发射光谱路径上，对溅射液滴进行一级防护。

上防护盖4021-4布置在外防护管及漏斗4021-2的上方。

一级防护系统4021的工作原理如下：内防护管4021-1为环形结构，套在下流液柱上，并且在激光聚焦路径和发射光谱收集路径上开有窗口，能在不影响激光诱导击穿的条件下，对除窗口外的其它方向的液滴溅射进行有效防护；将压缩空气注入气刀系统4021-3，产生流速极高的风墙，风墙布置在激光聚焦路径和发射光谱的收集路径上，从而改变溅射液滴的运动方向，能对窗口方向的液滴溅射进行初级防护。

如图4所示，气刀系统4021-3布置在内防护管4021-1和外防护管及漏斗4021-2之间，改变飞行路径的液滴最终被外防护管及漏斗4021-2收集，避免对液体载流模块400内部产生污染。

所述的二级防护系统4022由若干个高转速风扇4022-1、风扇支架4022-2构成。多个高转速风扇4022-1被布置在激光光束和发射光谱路径上，对未被拦截的溅射液滴进行二级防护。

二级防护系统4022的工作原理如下：若干个高转速风扇4022-1阵列为一排或几排，同样布置在激光聚焦路径和发射光谱的收集路径上，高转速风扇4022-1阵列能产生流速较高的风墙，能进一步对窗口方向的液滴溅射进行防护。高转速风扇4022-1阵列的下方设有一个液滴收集盒，能对二级防护系统4022改变飞行路径的液滴进行收集，避免对液体载流模块400内部产生污染。

本发明专利涉及液体载流模块400还包含一个清洗系统403，主要功能是采用采用高速水流对内防护管4021的窗口进行清洗。清洗系统403可以由清洗管路、电磁阀、节流阀构成；电磁阀控制水流的通断；节流阀控制水流强度的大小。

本发明专利涉及液体载流模块400还包含一个CCD成像系统404，主要功能是对检测过程中的下流液柱的流动状态和等离子体状态进行监测。CCD成像系统404包括传感器4041、成像镜头4042。一般情况下，采用工业相机和工业镜头就能满足下流液柱的流动状态和等离子体状态的监测要求。CCD成像系统404还包含一个成像反射镜4043，可以将成像光路偏转，能够提高载流模块内部空间利用率；还包含一个快门机构4044，快门机构4044可以是旋转运动的挡片结构，也可以是直线运动的挡片结构，CCD成像系统404工作时开启，不工作时关闭，其主要目的是防止CCD成像系统光学元件受到污染。

下面进一步说明本专利描述的LIBS分析仪具体的工作流程：

1.计算机301控制载流模块400工作，启动防护系统402，产生定常层流液柱。

2.计算机301控制CCD成像系统检查液柱流动状态，首先打开快门机构4044，然后对液柱进行图像采集，判别是否满足检测要求；检查完成后，需关闭快门机构4044。

3.计算机301控制控制板302产生控制脉冲，外触发控制双脉冲激光诱导击穿模块100，发出脉冲激光光束，经扩束和聚焦后，击打在下流液柱上，形成等离子体。

4.计算机301控制控制板302产生控制脉冲，外触发控制光谱仪205，完成发射光谱采集，光谱仪将光谱信息上传给计算机301。

5.计算机301对采集的光谱信息进行处理和计算，得出样品的多元素成分。

6.完成测量后，计算机301控制载流模块停止工作，并完成清洗。

载流式激光诱导击穿光谱分析仪并不局限于检测液体样品，当选用相应的固体或气体检测室时，载流式激光诱导击穿光谱分析仪还适用于固体、气体样品的检测。

Claims (5)

1.一种载流式激光诱导击穿光谱在线成分分析仪，其特征在于，包括：

双脉冲激光诱导击穿模块(100)，将两束激光合束，再扩束后聚焦在液体样品(500)上，在液体样品(500)的击穿处产生等离子体发射光谱；

光谱采集模块(200)，采集液体样品(500)被击穿处产生的等离子体发射光谱，并将光谱信息上传给主控与数据处理模块(300)；

主控与数据处理模块(300)，分别连接双脉冲激光诱导击穿模块(100)、光谱采集模块(200)、液体载流模块(400)，控制上述双脉冲激光诱导击穿模块(100)、光谱采集模块(200)、液体载流模块(400)协调工作，对等离子体光谱的多元素浓度含量进行测定；

所述液体载流模块(400)为可拆卸的外挂式结构，包括：载流生成系统(401)、防护系统(402)、清洗系统(403)、CCD成像系统(404)、载流箱体(405)；

所述的载流生成系统(401)采用重力自压产生定常层流束流；由上料管路及驱动机构(4011)、上储液箱(4012)、溢流箱(4013)、溢流管(4014)、连接软管(4015)、导流管及其位置调整机构(4016)、喷嘴(4017)构成；所述上料管路及驱动机构(4011)设置在上储液箱(4012)上方，上储液箱(4012)下端出口、连接软管(4015)、导流管及其位置调整机构(4016)的导流管(4016-1)、喷嘴(4017)依次连接；溢流箱(4013)设置在上储液箱(4012)的一侧，且其下端出口连接溢流管(4014)；

所述的防护系统(402)采用高速风墙和气刀用于溅射液滴防护；

所述的清洗系统(403)采用高速水流对防护系统(402)的内防护管(4021-1)的激光与发射光谱窗口进行清洗；

所述的CCD成像系统(404)由CCD传感器(4041)、成像镜头(4042)、成像反射镜(4043)、快门机构(4044)、防护壳(4045)构成；CCD成像系统(404)对液体流和等离子体状态进行监测；CCD传感器接收触发信号；成像镜头(4042)用于调整镜头焦距；成像反射镜(4043)将成像光路角度进行偏转至成像镜头(4042)；快门机构(4044)布置在成像光路上；

所述的载流箱体(405)是液体载流模块的外壳，用于对内部元器件进行保护和对激光辐射进行防护；

液体载流模块(400)，用于将液体样品(500)产生定常层流液柱，并且对液柱流动状态和等离子体发射光谱进行监控，以及通过其内部的风墙和气刀对检测过程产生液滴溅射进行隔离，避免分析仪的光学系统受到污染。

2.根据权利要求1所述的一种载流式激光诱导击穿光谱在线成分分析仪，其特征在于，所述双脉冲激光诱导击穿模块(100)包括：双脉冲合束分系统(101)、多个反射镜(102)、扩束聚焦镜组(103)、微调焦机构(104)、激光窗口(105)、光学腔体(106)；

所述的双脉冲合束分系统(101)实现其内部两个激光器(1011)出射线偏振光束的精确合束；双脉冲合束分系统(101)的出射光束经过若干个反射镜(102)反射，入射至扩束聚焦镜组(103)，然后扩束聚焦后的激光经过激光窗口(105)击打在定常层流液柱的液体样品(500)上；所述的扩束聚焦镜组(103)由共轴的扩束镜(103-1)和聚焦镜(103-2)组成；微调焦机构(104)能够沿光轴调整聚焦镜(103-2)的空间位置，实现双脉冲激光诱导击穿模块(100)聚焦长度的调整；光学腔体(106)用于固定和密封光学元件。

3.根据权利要求1所述的一种载流式激光诱导击穿光谱在线成分分析仪，其特征在于，所述光谱采集模块(200)包括三路光谱采集子模块，每一路光谱采集子模块均由收集镜，光纤(204)和光谱仪(205)构成；等离子体发射光谱首先被收集镜聚焦耦合进入光纤(204)，然后传递至光谱仪(205)，最终光谱仪(205)对所需波段的等离子体光谱信息进行采集。

4.根据权利要求1所述的一种载流式激光诱导击穿光谱在线成分分析仪，其特征在于，所述主控与数据处理模块(300)包括：计算机(301)，控制板(302)；

计算机(301)对等离子体光谱信息的多元素浓度含量进行测定；

控制板(302)连接计算机(301)，并在其控制下产生不同频率、脉冲精度达到纳秒量级的脉冲信号，触发光谱采集模块(200)的光谱仪(205)、液体载流模块(400)的CCD成像系统(404)、双脉冲激光诱导击穿模块(100)的激光器(1011)工作。

5.根据权利要求1、2任意一项所述的一种载流式激光诱导击穿光谱在线成分分析仪，其特征在于，所述液体样品(500)为纯净物液体、溶液、悬浊液、乳浊液，且液体特性为牛顿液体。

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