CN113740318A - 激光诱导击穿光谱检测系统及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光诱导击穿光谱检测系统，具有望远镜和手持两种运行模式，包括望远镜模式光路和手持式模式光路以及与所述望远镜模式光路和手持式模式光路相连接的控制模块和光谱检测模块，所述望远镜模式光路包括第一激光器、用于将激光传输至待测样品上的反射镜、以及调焦模块和第一收集光路；所述手持式模式光路包括第二激光器、用于将惰性气体输送至样品表面的气路模块以及第二收集光路。本发明的望远镜和手持双模联用激光诱导击穿光谱检测系统，通过设置具有不同激光器的两条光路，并与同一光谱仪连接，实现了望远镜模式和手持模式两种模式的长距离、在线测量，用于核电厂高放射性、高温、高压等恶劣环境下核心部件材料的服役行为的评价。

Description

激光诱导击穿光谱检测系统及检测方法

技术领域

本发明属于激光诊断技术领域，具体涉及一种望远镜和手持双模联用激光诱导击穿光谱检测系统以及采用该激光诱导击穿光谱检测系统进行样品检测的检测方法。

背景技术

核电厂运行、延寿以及退役的整个过程中，高放射性、高温、高压等恶劣运行环境下核心部件材料的服役行为高效评价一直是人们重点关注的问题。由于核电厂的复杂环境，常规的检测方法包括涡流技术、超声技术等均需在停机大修阶段完成，同时实施过程中操作人员通常需要遭受一定允许范围内的核辐射剂量，所以亟需一种原位远程在线测量手段，既能实现部件材料的服役评价，又能保障操作人员的职业健康。

近年来，激光诱导击穿光谱技术(Laser Induced Breakdown Spectroscopy,以下简称LIBS技术)的发展为核电厂高放射性、高温、高压等恶劣运行环境下核心部件材料的服役行为高效评价提供了新的技术手段。LIBS技术是基于高功率脉冲激光与待测样品相互作用产生瞬态等离子体，高温高密的等离子体辐射出不同波长的特征谱线，通过分析等离子体发射光谱中原子或离子的特征谱线，实现对待测样品定性或定量分析的一种光谱技术。

与传统方法相比，LIBS技术强大的远程在线检测能力是常规的检测手段所不能达到的；LIBS技术在检测过程中的只有“光接触”样品表面，在检测过程中烧蚀的样品质量只有微克量级，对整个系统没有任何影响，能够实时获得分析结果，准确度高、分析速度快，在核电站发展的新型在线监测技术中，其优势明显。

但是现有的LIBS技术，如申请号为201611099463.3的发明专利《一种具备多探头光信号收集单元的远程LIBS测试系统》通过小口径光学元件替代大口径光学元件实现远距离LIBS信号的采集功能，又如以申请号为201480068347.8的发明专利《手持式激光诱导击穿光谱装置》为代表的手持式LIBS系统提供了小尺寸的手持式LIBS方案。但是以上发明均为单一的远程或手持的LIBS测试系统，不能应对核电现场应用的各类工况，适用范围受限。

发明内容

有鉴于此，为了克服现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种望远镜和手持双模联用激光诱导击穿光谱检测系统，具有不同激光器的两条光路，并与同一光谱仪连接，能够实现望远镜和手持两种使用方式。

为了达到上述目的，本发明采用以下的技术方案：

一种激光诱导击穿光谱检测系统，具有望远镜和手持两种运行模式，包括望远镜模式光路和手持式模式光路以及与所述望远镜模式光路和手持式模式光路相连接的控制模块和光谱检测模块，所述望远镜模式光路包括第一激光器、用于将激光传输至待测样品上的反射镜、以及调焦模块和第一收集光路；所述手持式模式光路包括第二激光器、用于将惰性气体输送至样品表面的气路模块以及第二收集光路。第一激光器为能量范围可选60mJ～300mJ的纳秒激光器，第二激光器为能量范围可选4mJ～20mJ的纳秒激光器。

本发明的望远镜模式光路中将激光发射光路与望远镜收集光路分开，避免使用二向色镜，能量损失较小，可以实现较远距离的遥测。

根据本发明的一些优选实施方面，所述第一激光器和第二激光器均与所述控制模块相连接；所述第一收集光路和第二收集光路均与所述光谱检测模块相连接；所述控制模块和光谱检测模块相连接。

根据本发明的一些优选实施方面，所述第一收集光路包括望远镜模块，所述望远镜模块用于收集待测样品的等离子体发射出的光信号。

根据本发明的一些优选实施方面，所述手持式模式光路包括用于将激光聚焦在待分析样品表面的第一窗口片；所述望远镜模式光路包括用于将激光聚焦在待分析样品表面的第二窗口片，所述第二窗口片与所述望远镜模块同轴设置。

使用同轴光路，调节方便，不易因震动导致光路发生变化；使用镜片少，减少激光通过镜片产生的损耗；调节方便，只需要调节望远镜次镜与主镜的距离，即可调节焦点所在位置，而其他部分不需要调节。

根据本发明的一些优选实施方面，所述的望远镜模块为卡塞格林望远镜系统，优选通光口径200mm，系统焦距2000mm，视场角4mrad。

根据本发明的一些优选实施方面，所述反射镜包括第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜和第四反射镜；所述望远镜模式光路包括依次设置的第一激光器、第四反射镜、第三反射镜、调焦模块、第一反射镜和第二反射镜。即望远镜模式光路中的第一激光器、第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜、第四反射镜、调焦模块、第二窗口片、望远镜系统、收光口均处于同一光路，其中第一到第四反射镜均采用高反射1064nm的镜片，第二窗口片进行1064mm增透镀膜处理。

根据本发明的一些优选实施方面，所述第一收集光路还包括设置在所述望远镜模块与第二窗口片之间的测距模块。

根据本发明的一些优选实施方面，所述气路模块依次包括气瓶、流量控制器以及喷出口，喷出口距离待测样品的表面距离为2-8mm，优选为5mm。气瓶中的惰性气体为氩气或氦气，特别地，进行氯元素测量时，应选择氦气。气体的特定流量速率在5L/min到9L/min中进行优选，并由流量控制器进行控制。

根据本发明的一些优选实施方面，激光诱导击穿光谱检测系统包括位于下方的主机机构、位于上方的遥测机构以及设置在所述主机机构与遥测机构之间的云台，所述云台用于带动所述遥测机构进行转动，主机机构的下方还设置有万向轮，万向轮具备刹车功能。遥测机构和主机机构经由云台通过控制线、电源线、冷却管道进行连接。在本发明的一些实施例中，遥测机构内设置有上述的第一激光器、第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜、第四反射镜、调焦模块、第二窗口片、望远镜模块、收光口；主机机构内设置有上述的第二激光器、第一窗口片、气瓶、气路、流量控制器、光谱仪、计算机、手持模式用光纤、光纤夹持器。其中，光纤夹持器与光谱仪之间通过手持模式用光纤进行连接，气瓶经由流量控制器通过气路向样品表面供气。遥测机构中的收光口与主机机构的光谱仪通过望远镜模式用光纤进行连接。云台可带动遥测机构进行上下左右各12°转动，并可以按0.1°角度进行面阵扫描。

即本发明的望远镜和手持双模联用激光诱导击穿光谱检测系统的系统光路包括第二激光器、气路、第一窗口片、光纤夹持器、第二窗口片、第一反射镜、第二反射镜、激光测距仪、望远镜模块、收光口、调焦模块、望远镜模式用光纤、第三反射镜、计算机、第四反射镜、控制线、第一激光器、光谱仪、手持模式用光纤、气瓶、流量控制器。

具体的，在望远镜运行模式下，系统光路如下：第一激光器产生激光，激光通过第四反射镜反射，再经第三反射镜进行反射，之后通过调焦模块进行扩束，扩束后的激光束依次经第一反射镜、第二反射镜进行反射后，通过第二窗口片聚焦在待分析样品表面上，激光与待分析样品物质相互作用产生高温等离子体，等离子体发射出的光信号通过收光口进入望远镜模块中进行收集，然后通过望远镜模式用光纤导入至光谱仪中进行分析。调焦模块不仅可以对激光束进行扩束，而且通过调节凹透镜与平凸透镜之间的距离可以调节聚焦的位置，可以对不同距离的样品实现远距离遥测分析。调焦模块中的凹面镜通过电机带动进行前后运动，从而改变调焦模块中凹面镜与凸透镜之间的距离，电机的运动可以通过软件实现自动控制，从而实现自动调焦功能。且在本发明的一些实施例中，调焦模块采用倒置伽利略望远镜系统设计，其采用负—正结构中间没有焦点，能够有效防止高能激光使空气电离，避免测量误差。

在手持运行模式下，系统光路如下：第二激光器产生激光，通过第一窗口片聚焦在待分析样品表面上，激光与待分析样品物质相互作用产生高温等离子体，等离子体发射出的光信号通过光纤夹持器进行收集，然后通过手持模式用光纤导入至光谱仪中进行分析。在手持式模式工作时，需将气瓶打开通过气路将特定气体(惰性气体)以一定流量速率送至样品表面等离子体汇聚点处。在手持模式下，由于激光能量较低，所能激发的等离子体光谱强度有限，需要通惰性气体进行保护增强以保证信号强度。

本发明还提供了一种根据上述的激光诱导击穿光谱检测系统进行检测的方法，包括如下步骤：

切换工作模式为望远镜模式；将控制模块与光谱检测模块连接，控制测距模块打开，调节云台使指示激光与所需要测试的样品位置重合，并进行测距，并反馈至控制模块，控制模块对调焦模块和望远镜模块进行调整，打开第一激光器和光谱检测模块，根据设定的激发次数、采样频率和采样延时进行样品的检测；

或，切换工作模式为手持式；将控制模块与光谱检测模块连接，将手持式设备从主机模块中取出，并于待测样品紧密贴合，打开气路模块向样品表面输送惰性气体，打开第二激光器和光谱检测模块，根据设定的激发次数、采样频率和采样延时进行样品的检测。

手持式设备主要包括气瓶、气路、第二激光器、聚焦透镜、第一窗口片以及光纤夹持器，聚焦透镜位于第二激光器和第一窗口片之间。

在一些实施例中，具体如下：

在望远镜运行模式下工作包括如下步骤：

1)接通220V交流电源，在仪器面板上切换工作模式为望远镜模式；

2)通过USB接口将控制模块(计算机)与光谱检测模块(光谱仪)连接，使用与仪器配套的软件对仪器进行控制；

3)通过软件控制测距模块(激光测距)打开，设定云台参数调节云台使指示激光与所需要测试的样品位置重合，并进行测距，反馈至控制模块，控制模块控制调焦模块调节电机和望远镜模块调节电机进行调整，进而打开第一激光器、光谱仪，根据软件中设定的激发次数、采样频率和采样延时进行测试；

4)保存数据，关闭电源。

在手持运行模式下工作包括如下步骤：

1)接通220V交流电源，在仪器面板上切换工作模式为手持式；

2)通过USB接口将控制模块(计算机)与光谱检测模块(光谱仪)连接，使用与仪器配套的软件对仪器进行控制；

3)将手持式设备从主机机构中取出，并于待测样品紧密贴合，打开气路模块的气阀，向样品表面输送惰性气体，通过软件控制控制模块打开第二激光器、光谱仪，根据软件中设定的激发次数、采样频率和采样延时进行测试。

4)测试完毕后关闭气阀，将手持式设备放回主机机构，关闭电源。

在使用本发明的仪器进行测试后，可通过与之配套的软件对光谱仪获得的光谱结果进行分析，获得待测样品元素组分。

由于采用了以上的技术方案，相较于现有技术，本发明的有益之处在于：本发明的望远镜和手持双模联用激光诱导击穿光谱检测系统，通过设置具有不同激光器的两条光路，并与同一光谱仪连接，实现了望远镜模式和手持模式两种模式的长距离、在线测量；两种使用模式，可以应对不同使用场景，望远镜运行模式适用于光可直接触及区域的部件材料组分测量(如安全壳混凝土氯元素含量测量)，借助机械臂或机器人实现手持运行模式，适用于光不易直接触及区域(如地脚螺栓元素含量测量)的部件材料组分测量，两者结合，可以涵盖核电厂中绝大部分应用场景，用于核电厂高放射性、高温、高压等恶劣运行环境下核心部件材料的服役行为的评价。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的望远镜和手持双模联用激光诱导击穿光谱检测系统的结构示意图；

图2为本发明实施例的望远镜和手持双模联用激光诱导击穿光谱检测系统的系统光路图；

图3为本发明实施例的望远镜和手持双模联用激光诱导击穿光谱检测系统的硬件结构连接示意图；

其中：1-遥测机构；2-云台；3-主机机构；4-万向轮；5-第二激光器；6-气路；7-第一窗口片；8-样品；9-光纤夹持器；10-样品；11-第二窗口片；12-第一反射镜；13-第二反射镜；14-激光测距仪；15-望远镜模块；16-收光口；17-调焦模块；18-望远镜模式用光纤；19-第三反射镜；20-计算机；21-第四反射镜；22-控制线；23-第一激光器；24-光谱仪；25-手持模式用光纤；26-气瓶；27-流量控制器。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

实施例1

参见图1，本实施例的望远镜和手持双模联用激光诱导击穿光谱检测系统，包括遥测机构1、云台2、主机机构3和万向轮4四个部分，万向轮4具备刹车功能。遥测机构1和主机机构3经由云台2通过控制线22、电源线、冷却管道进行连接。云台2可带动遥测机构1进行上下左右各12°转动，并可以按0.1°角度进行面阵扫描。

参见图2，本实施例的望远镜和手持双模联用激光诱导击穿光谱检测系统的系统光路包括第二激光器5、气路6、第一窗口片7、光纤夹持器9、第二窗口片11、第一反射镜12、第二反射镜13、激光测距仪14、望远镜模块15、收光口16、调焦模块17、望远镜模式用光纤18、第三反射镜19、计算机20、第四反射镜21、控制线22、第一激光器23、光谱仪24、手持模式用光纤25、气瓶26、流量控制器27。其中，第一激光器23、第一反射镜12、第二反射镜13、第三反射镜19、第四反射镜21、调焦模块17、第二窗口片11、望远镜模块15、收光口16等设置在遥测机构1中；第二激光器5、第一窗口片7、气瓶26、气路6、流量控制器27、光谱仪24、计算机20、手持模式用光纤25、光纤夹持器9设置在主机机构3中。光纤夹持器9与光谱仪24之间通过手持模式用光纤25进行连接，气瓶26经由流量控制器27通过气路6向样品表面供气。

其中，气瓶26、气路6、第二激光器5、聚焦透镜、第一窗口片7以及光纤夹持器9形成手持式设备，聚焦透镜位于第二激光器和第一窗口片之间。手持式设备在不使用的时候放置于主机机构3的箱体内，使用的时候拿出来。

第一激光器23和第二激光器5均与控制模块相连接；第一收集光路和第二收集光路均与光谱检测模块相连接；控制模块和光谱检测模块相连接。本实施例中的第一激光器23为300mJ纳秒激光器，第二激光器5为5mJ纳秒激光器。

具体的，本实施例的望远镜和手持双模联用激光诱导击穿光谱检测系统包括望远镜模式光路和手持式模式光路的两条光路。望远镜模式光路包括第一激光器23、用于将激光传输至待测样品上的反射镜(第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜和第四反射镜)、调焦模块17以及第一收集光路、用于将激光聚焦在待分析样品表面的第二窗口片11；第一收集光路依次包括设置在望远镜模块15与第二窗口片11之间的测距模块(激光测距仪14)、用于收集待测样品的等离子体发射出的光信号的望远镜模块15、收光口16以及连接在收光口16和光谱仪24之间的望远镜模式用光纤18，第二窗口片11、测距模块和望远镜模块15同轴设置。本实施例中的望远镜模块15为卡塞格林望远镜系统，优选通光口径200mm，系统焦距2000mm，视场角4mrad；第一到第四反射镜均采用高反射1064nm的镜片，第二窗口片11进行1064mm增透镀膜处理。

在望远镜运行模式下，系统光路如下：第一激光器23产生激光，激光通过第四反射镜21反射，再经第三反射镜19进行反射，之后通过调焦模块17进行扩束，扩束后的激光束依次经第一反射镜12、第二反射镜13进行反射后，通过第二窗口片11聚焦在待分析样品10表面上，激光与待分析样品10物质相互作用产生高温等离子体，等离子体发射出的光信号进入望远镜模块15中进行收集，然后通过望远镜模式用光纤18导入至光谱仪24中进行分析。

手持式模式光路包括第二激光器5、用于将惰性气体输送至样品表面的气路模块、用于将激光聚焦在待分析样品8表面的第一窗口片7以及第二收集光路，第二收集光路依次包括光纤夹持器9以及连接光纤夹持器与光谱仪24之间的手持模式用光纤25。气路模块依次包括气瓶26、流量控制器27以及喷出口，喷出口距离待测样品的表面距离为5mm。气瓶26中的惰性气体为氩气或氦气，特别地，进行氯元素测量时，应选择氦气。气体的特定流量速率在5L/min到9L/min中进行优选，并由流量控制器27进行控制。

在手持运行模式下，系统光路如下：第二激光器5产生激光，通过第一窗口片7聚焦在待分析样品表面上，激光与待分析样品8物质相互作用产生高温等离子体，等离子体发射出的光信号通过光纤夹持器9进行收集，然后通过手持模式用光纤25导入至光谱仪24中进行分析。在手持式模式工作时，需将气瓶26打开通过气路6将特定气体(惰性气体)以一定流量速率送至样品8表面等离子体汇聚点处。

参见图3，本实施例的望远镜和手持双模联用激光诱导击穿光谱检测系统考虑到防尘和防电磁干扰，采用密封金属箱体，为了避免系统内部各功能模块电磁干扰，实现各功能分区和方便后期维护。本实施例的望远镜和手持双模联用激光诱导击穿光谱检测系统在硬件上包括如下单元：光谱采集单元(激光器、光谱仪24、同步时序控制系统)、主控单元(控制模块)、电源单元(未示出)、电机驱动单元(调焦模块17调节电机、望远镜系统调节电机)、温控单元、定位测距单元(测距模块)。各单元均为独立电路板，采取插拔方式。光谱采集单元主要实现样品激发及光谱采集；主控单元主要实现对温控单元、测距单元和电机控制单元的数据采集和控制；电源单元为其他各单元提供+5V和±12V电源，电机驱动单元主要实现控制步进电机驱动光学镜(扩束镜和望远镜)调节焦距；温控单元主要实现光路工作恒温保持，防止光路产生漂移；定位测距控制单元主要实现测量点的定位与距离测定；综合后的硬件采集信息均传送至上位机再由电脑进行信息分析处理。通过调焦模块17调节电机控制由凸透镜及凹透镜组成的调焦模块17(扩束镜)，通过调节二者之间的距离从而实现调焦功能，实现远距离遥测分析。

实施例2

本实施例提供基于实施例1的望远镜和手持双模联用激光诱导击穿光谱检测系统进行样品检测的方法，具体如下：

在望远镜运行模式下工作包括如下步骤：

1)接通220V交流电源，在仪器面板上切换工作模式为望远镜模式。

2)通过USB接口将控制模块(计算机20和主控单元)与光谱检测模块(光谱仪24)连接，使用与仪器配套的软件对仪器进行控制。

3)通过软件控制测距模块(激光测距)启动，设定云台2参数调节云台2使指示激光与所需要测试的样品10位置重合，并进行测距，反馈至控制模块，控制模块控制调焦模块17调节电机和望远镜模块15调节电机进行调整，进而打开第一激光器23、光谱仪24，根据软件中设定的激发次数、采样频率和采样延时进行测试。

4)保存数据，关闭电源，检测结束。

在手持运行模式下工作包括如下步骤：

1)接通220V交流电源，在仪器面板上切换工作模式为手持式。

2)通过USB接口将控制模块(计算机20和主控单元)与光谱检测模块(光谱仪24)连接，使用与仪器配套的软件对仪器进行控制。

3)将手持式设备从主机机构3中取出，并于待测样品紧密贴合，打开气路模块的气阀，向样品8表面输送惰性气体，通过软件控制控制模块打开第二激光器5、光谱仪24，根据软件中设定的激发次数、采样频率和采样延时进行测试。手持式设备主要包括气瓶26、气路6、第二激光器5、聚焦透镜、第一窗口片以及光纤夹持器9。

4)测试完毕后关闭气阀，将手持式设备放回主机机构3，关闭电源。

在使用本发明的仪器进行测试后，可通过与之配套的软件对光谱仪获得的光谱结果进行分析，获得待测样品元素组分。

本发明的原理：

本发明通过两种不同能量激光器，设计两条光路并收光至同一光谱仪，实现望远镜模式和手持模式两种模式的长距离、在线测量。在望远镜模式中，通过测距系统反馈及调焦模块和望远镜系统的配合调节可以实现对不同距离样品的测量，通过云台实现不同角度样品测量及二维扫描。在手持模式中，通过光纤连接可以实现0～100m距离内的样品检测，同时借助机械臂和机器人，可以实现对核电厂不可达区域部件材料的服役评价。

本发明的望远镜和手持双模联用激光诱导击穿光谱检测系统，融合光纤传输和望远镜的光路设计，两种工作模式自由切换，相比传统的优势在于：可进行实时、远程、在线测量分析，无须破坏待测样品，检测速度快，检测精度高；通过对不同扫描点LI BS光谱中的元素信息进行化学计量学分析，可以准确获得待测样品中的全元素成分；可在20米距离内扫描精度为0.1°的样品的二维组分分布信息，有利于对核电厂核心部件材料服役行为进行宏观评价。本发明提供的两种使用模式，可以应对不同使用场景，望远镜运行模式适用于光可直接触及区域的部件材料组分测量(如安全壳混凝土氯元素含量测量)，借助机械臂或机器人，手持运行模式适用于光不易直接触及区域(如地脚螺栓元素含量测量)的部件材料组分测量，两者结合，可以涵盖核电厂中绝大部分应用场景，能够用于核电厂高放射性、高温、高压等恶劣运行环境下核心部件材料的服役行为高效评价，特别适用于核电厂一回路主管道、压力容器、混凝土构筑物Cr、Mn、Cl、C等多元素的精确测量和老化状态评估。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种激光诱导击穿光谱检测系统，其特征在于，包括望远镜模式光路和手持式模式光路以及与所述望远镜模式光路和手持式模式光路相连接的控制模块和光谱检测模块，所述望远镜模式光路包括第一激光器、用于将激光传输至待测样品上的反射镜、以及调焦模块和第一收集光路；所述手持式模式光路包括第二激光器、用于将惰性气体输送至样品表面的气路模块以及第二收集光路；所述第一收集光路包括测距模块以及用于收集待测样品的等离子体发射出的光信号的望远镜模块，所述测距模块和望远镜模块同轴设置。

2.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述第一激光器和第二激光器均与所述控制模块相连接；所述第一收集光路和第二收集光路均与所述光谱检测模块相连接；所述控制模块和光谱检测模块相连接。

3.根据权利要求2所述的检测系统，其特征在于，所述手持式模式光路包括用于将激光聚焦在待分析样品表面的第一窗口片；所述望远镜模式光路包括用于将激光聚焦在待分析样品表面的第二窗口片，所述测距模块设置在所述望远镜模块与第二窗口片之间，所述第二窗口片与所述望远镜模块同轴设置。

4.根据权利要求3所述的检测系统，其特征在于，所述第一收集光路依次包括设置在望远镜模块与第二窗口片之间的所述测距模块、用于收集待测样品的等离子体发射出的光信号的望远镜模块、收光口以及连接在收光口和所述光谱检测模块之间的望远镜模式用光纤。

5.根据权利要求4所述的检测系统，其特征在于，所述第二收集光路依次包括光纤夹持器以及连接在所述光纤夹持器与所述光谱检测模块之间的手持模式用光纤。

6.根据权利要求5所述的检测系统，其特征在于，所述反射镜包括第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜和第四反射镜；所述望远镜模式光路包括依次设置的第一激光器、第四反射镜、第三反射镜、调焦模块、第一反射镜和第二反射镜。

7.根据权利要求6所述的检测系统，其特征在于，包括主机机构、遥测机构以及设置在所述主机机构与遥测机构之间的云台，所述云台用于带动所述遥测机构进行转动。

8.根据权利要求7所述的检测系统，其特征在于，所述遥测机构内设置有所述第一激光器、第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜、第四反射镜、调焦模块、第二窗口片、望远镜模块、收光口；所述主机机构内设置有所述第二激光器、第一窗口片、气路模块、控制模块、光谱检测模块、手持模式用光纤、光纤夹持器。

9.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述气路模块依次包括气瓶、流量控制器以及喷出口，所述气瓶内容纳有惰性气体，所述喷出口距离待测样品的表面距离为2-8mm；所述流量控制器用于控制所述惰性气体的流量速率为5～9L/min。

10.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述的望远镜模块为卡塞格林望远镜。

11.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，第一激光器为能量范围可选60mJ～300mJ的纳秒激光器，第二激光器为能量范围可选4mJ～20mJ的纳秒激光器。

12.一种采用权利要求1-11任意一项所述的激光诱导击穿光谱检测系统进行样品检测的方法，所述激光诱导击穿光谱检测系统具有望远镜模式和手持模式两种工作模式，其特征在于，包括如下步骤：选定工作模式，将控制模块与光谱检测模块连接，打开第二激光器和光谱检测模块，根据设定的激发次数、采样频率和采样延时进行样品的检测。

13.根据权利要求12所述的检测方法，其特征在于，选定望远镜模式时，切换工作模式为望远镜模式；将控制模块与光谱检测模块连接，控制测距模块打开，调节云台使指示激光与所需要测试的样品位置重合，并进行测距，并反馈至控制模块，控制模块对调焦模块和望远镜模块进行调整，打开第一激光器和光谱检测模块，根据设定的激发次数、采样频率和采样延时进行样品的检测。

14.根据权利要求12所述的检测方法，其特征在于，选定手持模式时，切换工作模式为手持模式；将控制模块与光谱检测模块连接，将手持式设备从主机机构中取出，并于待测样品紧密贴合，打开气路模块向样品表面输送惰性气体，打开第二激光器和光谱检测模块，根据设定的激发次数、采样频率和采样延时进行样品的检测。

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