CN116735567B - 一种激光诱导击穿光谱元素分析设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光诱导击穿光谱元素分析设备，涉及光谱元素分析技术领域，现提出如下方案，包括光谱仪本体，所述光谱仪本体的顶部安装有翻转机构；移动机构，所述移动机构安装在翻转机构的顶部；两个支撑架，两个所述支撑架安装在移动机构的顶部；旋转机构，所述旋转机构安装在支撑架上；夹持机构，所述夹持机构安装在旋转机构上；驱动机构，所述驱动机构安装在光谱仪本体的表面；本发明通过将需要分析的物体与本设备结合在起即可进行全自动多方位照射分析，无需人工一手持物品一手持仪器照射，也更加省时省力，同时也避免了光谱仪贴合不紧密的情况发生，减少偏差的产生，使分析更加严谨准确。

Description

一种激光诱导击穿光谱元素分析设备

技术领域

本发明涉及光谱元素分析技术领域，尤其涉及一种激光诱导击穿光谱元素分析设备。

背景技术

激光诱导击穿光谱技术通过超短脉冲激光聚焦样品表面形成等离子体，进而对等离子体发射光谱进行分析以确定样品的物质成分及含量。超短脉冲激光聚焦后能量密度较高，可以将任何物态（固态、液态、气态）的样品激发形成等离子体，LIBS技术（原则上）可以分析任何物态的样品，仅受到激光的功率以及摄谱仪&检测器的灵敏度和波长范围的限制。再者，几乎所有的元素被激发形成等离子体后都会发出特征谱线，因此，LIBS可以分析大多数的元素。如果要分析的材料的成分是已知的，LIBS可用于评估每个构成元素的相对丰度或监测杂质的存在，目前拥有的激光诱导击穿光谱仪分为手持和台式，手持较为方便野外携带使用。

手持激光诱导击穿光谱仪在对一种物品进行元素分析时，因为物品每一位置的元素含量不均匀，所以需要人工对该物品进行多方位照射，多次测试，然后根据多次测试的结果分析出该物品的元素含量，但是因为手持光谱仪较重，人工一手持物品一手持光谱仪长时间多方位均匀照射分析会较为费时费力，而且照射时物品容易与光谱仪贴合不紧密，容易造成偏差的出现。

发明内容

本发明提出的一种激光诱导击穿光谱元素分析设备，以解决现有技术中的上述不足之处。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种激光诱导击穿光谱元素分析设备，包括光谱仪本体，所述光谱仪本体的顶部安装有翻转机构；

移动机构，所述移动机构安装在翻转机构的顶部；

两个支撑架，两个所述支撑架安装在移动机构的顶部；

旋转机构，所述旋转机构安装在支撑架上；

夹持机构，所述夹持机构安装在旋转机构上；

驱动机构，所述驱动机构安装在光谱仪本体的表面；

距离传感器，所述距离传感器安装在光谱仪本体的一侧，所述距离传感器与光谱仪本体的控制中心电性连接，距离传感器检测物品与分析头之间的距离，在不规则物品分析时距离传感器的作用尤为重要。

进一步地，所述翻转机构包括转动连接在光谱仪本体顶部的翻转板，所述翻转板的顶部固定有多个弹力带，多个所述弹力带的另一端均与光谱仪本体顶部固定连接，所述光谱仪本体的顶部开设有两个滑槽，两个所述滑槽的内部套设有同一个翻转板限位架，翻转机构可以切换自动旋转分析和手持物品旋转分析，使用灵活。

进一步地，所述移动机构固定在翻转板顶部的无杆气缸一，所述无杆气缸一的滑块顶部固定有无杆气缸二，所述无杆气缸二的滑块顶部固定有两个无杆气缸三，两个所述无杆气缸三的滑块镜像安装，两个所述支撑架镜像固定在两个无杆气缸三的滑块顶部，移动机构控制物品移动，方便物品全方位的分析。

进一步地，所述旋转机构包括开设在其中一个支撑架底部的轮槽，所述支撑架的内部转动连接有转轴一，转轴一与支撑架之间具有一定的摩擦力，所以夹持住的物品不会因为重力旋转，其中一个所述转轴一贯穿轮槽，其中一个所述转轴一的外部固定有皮带轮一，两个所述转轴一相对的一侧均固定安装有转板，其中一个所述支撑架的内侧转动连接有转轴二，所述转轴二的一端固定安装有皮带轮二，所述皮带轮一和皮带轮二上传动连接有同一个皮带一，所述转轴二的另一端固定安装有皮带轮三，其中一个所述支撑架内侧转动连接有转轴三，所述转轴三的外部固定有皮带轮四，所述皮带轮三和皮带轮四上传动连接有同一个皮带二，所述转轴三的外部安装有单向齿轮，单向齿轮从齿轮一侧移动至另一侧（物品远离分析头）才会使单向齿轮带动转轴三旋转，从另一侧移动到一侧（物品靠近分析头）单向齿轮自转则不会带动转轴三旋转，此是单向齿轮的特性，所述翻转板的顶部固定安装有齿条，所述齿条的顶部与单向齿轮相啮合，旋转机构使分析物品旋转一定的角度，对物品一周进行分析。

进一步地，所述夹持机构包括分别固定在转板相对一侧的多个弹簧筒一，所述弹簧筒一的内壁固定有弹簧一，两个所述弹簧一相对的一端固定有夹持柱一，所述夹持柱一的一端固定连接有橡胶垫一，两个所述转板相对的一侧均固定有弹簧筒二，所述弹簧筒二的内壁固定有弹簧二，两个所述弹簧二相对的一端固定连接有夹持柱二，所述夹持柱二的一侧固定连接有压力传感器，两个所述压力传感器相对的一侧均固定安装有橡胶垫二，夹持机构对物品进行夹持，因为弹簧的特性所以夹持机构适合规则物品也适合不规则物品。

进一步地，所述驱动机构包括固定在光谱仪本体表面的固定板，所述固定板的内部固定有气泵，所述气泵与无杆气缸一、无杆气缸二和无杆气缸三通过电磁阀连接，驱动机构驱动移动机构运转。

进一步地，所述气泵与光谱仪本体的控制中心电性连接，所述压力传感器和距离传感器与光谱仪本体的控制中心电性连接。

与现有的技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明通过安装翻转机构可以切换自动旋转分析和手持物品旋转分析，使用灵活，安装移动机构控制物品移动，方便物品全方位的分析，安装旋转机构使分析物品旋转一定的角度，对物品一周进行分析。

2、本发明通过安装夹持机构对物品进行夹持，因为弹簧的特性所以夹持机构适合规则物品也适合不规则物品，安装驱动机构驱动移动机构运转。

综上所述，该设备设计新颖，操作简单，通过将需要分析的物体与本设备结合在起即可进行全自动多方位照射分析，无需人工一手持物品一手持仪器照射，也更加省时省力，同时也避免了光谱仪贴合不紧密的情况发生，减少偏差的产生，使分析更加严谨准确。

附图说明

图1为本发明提出的一种激光诱导击穿光谱元素分析设备的第一立体结构示意图；

图2为本发明提出的一种激光诱导击穿光谱元素分析设备的翻转板限位架内部结构示意图；

图3为本发明提出的一种激光诱导击穿光谱元素分析设备的第二立体结构示意图；

图4为本发明提出的一种激光诱导击穿光谱元素分析设备的第三立体结构示意图；

图5为本发明提出的一种激光诱导击穿光谱元素分析设备的侧视结构示意图；

图6为本发明提出的一种激光诱导击穿光谱元素分析设备的第四立体结构示意图；

图7为图6内A处放大结构示意图。

图中：1、光谱仪本体；2、翻转机构；21、翻转板；22、弹力带；23、滑槽；24、翻转板限位架；3、移动机构；31、无杆气缸一；32、无杆气缸二；33、无杆气缸三；4、支撑架；5、旋转机构；501、轮槽；502、转轴一；503、皮带轮一；504、转板；505、转轴二；506、皮带轮二；507、皮带一；508、皮带轮三；509、转轴三；510、皮带轮四；511、皮带二；512、单向齿轮；513、齿条；6、夹持机构；61、弹簧筒一；62、夹持柱一；63、橡胶垫一；64、弹簧筒二；65、夹持柱二；66、压力传感器；67、橡胶垫二；7、驱动机构；71、固定板；72、气泵；8、距离传感器。

具体实施方式

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实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：参照图1-3：一种激光诱导击穿光谱元素分析设备，包括光谱仪本体1，光谱仪本体1的顶部安装有翻转机构2；

移动机构3，移动机构3安装在翻转机构2的顶部；

两个支撑架4，两个支撑架4安装在移动机构3的顶部；

旋转机构5，旋转机构5安装在支撑架4上；

夹持机构6，夹持机构6安装在旋转机构5上；

驱动机构7，驱动机构7安装在光谱仪本体1的表面；

距离传感器8，距离传感器8安装在光谱仪本体1的一侧，距离传感器8与光谱仪本体1的控制中心电性连接，距离传感器8检测物品与分析头之间的距离，在不规则物品分析时距离传感器8的作用尤为重要；

翻转机构2包括转动连接在光谱仪本体1顶部的翻转板21，翻转板21的顶部固定有多个弹力带22，多个弹力带22的另一端均与光谱仪本体1顶部固定连接，光谱仪本体1的顶部开设有两个滑槽23，两个滑槽23的内部套设有同一个翻转板限位架24，翻转机构2可以切换自动旋转分析和手持物品旋转分析，使用灵活；

移动机构3固定在翻转板21顶部的无杆气缸一31，无杆气缸一31的滑块顶部固定有无杆气缸二32，无杆气缸二32的滑块顶部固定有两个无杆气缸三33，两个无杆气缸三33的滑块镜像安装，两个支撑架4镜像固定在两个无杆气缸三33的滑块顶部，移动机构3控制物品移动，方便物品全方位的分析；

旋转机构5包括开设在其中一个支撑架4底部的轮槽501，支撑架4的内部转动连接有转轴一502，转轴一502与支撑架4之间具有一定的摩擦力，所以夹持住的物品不会因为重力旋转，其中一个转轴一502贯穿轮槽501，其中一个转轴一502的外部固定有皮带轮一503，两个转轴一502相对的一侧均固定安装有转板504，其中一个支撑架4的内侧转动连接有转轴二505，转轴二505的一端固定安装有皮带轮二506，皮带轮一503和皮带轮二506上传动连接有同一个皮带一507，转轴二505的另一端固定安装有皮带轮三508，其中一个支撑架4内侧转动连接有转轴三509，转轴三509的外部固定有皮带轮四510，皮带轮三508和皮带轮四510上传动连接有同一个皮带二511，转轴三509的外部安装有单向齿轮512，单向齿轮512从齿轮513一侧移动至另一侧（物品远离分析头）才会使单向齿轮512带动转轴三509旋转，从另一侧移动到一侧（物品靠近分析头）单向齿轮自转则不会带动转轴三509旋转，此是单向齿轮的特性，翻转板21的顶部固定安装有齿条513，齿条513的顶部与单向齿轮512相啮合，旋转机构5使分析物品旋转一定的角度，对物品一周进行分析；

夹持机构6包括分别固定在转板504相对一侧的多个弹簧筒一61，弹簧筒一61的内壁固定有弹簧一，两个弹簧一相对的一端固定有夹持柱一62，夹持柱一62的一端固定连接有橡胶垫一63，两个转板504相对的一侧均固定有弹簧筒二64，弹簧筒二64的内壁固定有弹簧二，两个弹簧二相对的一端固定连接有夹持柱二65，夹持柱二65的一侧固定连接有压力传感器66，两个压力传感器66相对的一侧均固定安装有橡胶垫二67，夹持机构6对物品进行夹持，因为弹簧的特性所以夹持机构适合规则物品也适合不规则物品。

实施例2：参照图2-7：本实施例在实施例1的基础上提供了一种技术方案：驱动机构7包括固定在光谱仪本体1表面的固定板71，固定板71的内部固定有气泵72，气泵72与无杆气缸一31、无杆气缸二32和无杆气缸三33通过电磁阀连接，驱动机构7驱动移动机构运转；

气泵72与光谱仪本体1的控制中心电性连接，压力传感器66和距离传感器8与光谱仪本体1的控制中心电性连接。

工作原理：需要自动翻转分析时，将待分析物品放在夹持机构6中间，按下光谱仪本体1的启动键，光谱仪本体1的控制中心通过控制气泵72和电磁阀使两个无杆气缸三33启动，无杆气缸三33启动使滑块带动两个支撑架4相互靠近，靠近的同时支撑架4利用夹持机构6夹持住物品的两边，压力传感器66始终监测压力，当压力达到指定程度后，支撑架4停止移动，保持夹持的状态，夹持机构6通过弹簧一、弹簧二、夹持柱一62和夹持柱二65对规则物品或不规则物品更稳定的夹持，随后光谱仪本体1的控制中心通过控制气泵72和电磁阀使无杆气缸一31启动，无杆气缸一31通过滑块使无杆气缸二32、无杆气缸三33、支撑架4、旋转机构5、夹持机构6和物品平移，使物品靠近光谱仪本体1的分析头，靠近时距离传感器8实时监测距离，物品到达指定距离后无杆气缸一31停止移动，保持物品与分析头接触的状态，分析后，无杆气缸一31启动使物品远离分析头，在支撑架4移动过程中，旋转机构5同时跟随移动，当无杆气缸一31的滑块快移动到尾端的时候，单向齿轮512与齿条513顶部啮合，滑块继续移动则单向齿轮512旋转并带动转轴三509转动，转轴三509通过皮带轮四510、皮带二511、皮带轮三508、转轴二505、皮带轮二506、皮带一507和皮带轮一503带动转轴一502、转板504、夹持机构6和物品旋转一定角度，然后启动无杆气缸一31使物品再次靠近分析头进行分析，按照上述步骤将物品一周分析完成后，启动无杆气缸二32带动两个无杆气缸三33移动，两个无杆气缸三33偏移则会带动旋转机构5、夹持机构6和物品偏移，从而改变物体分析位置，然后进行新一周的分析，直至整块物品分析完成后对分析数据进行整合判断出该物品的实际元素含量；

当不需要自动分析时，只需要将翻转板限位架24移动至一旁，解除对翻转板21的限位，因为没了限位，所以拉扯的弹力带22拉扯翻转板21，使翻转板21带动移动机构3、支撑架4、旋转机构5和夹持机构6旋转九十度，避免遮挡分析头，然后使用者手持光谱仪本体1对物品进行分析。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种激光诱导击穿光谱元素分析设备，包括光谱仪本体（1），其特征在于，所述光谱仪本体（1）的顶部安装有翻转机构（2）；

移动机构（3），所述移动机构（3）安装在翻转机构（2）的顶部；

两个支撑架（4），两个所述支撑架（4）安装在移动机构（3）的顶部；

旋转机构（5），所述旋转机构（5）安装在支撑架（4）上；

夹持机构（6），所述夹持机构（6）安装在旋转机构（5）上；

驱动机构（7），所述驱动机构（7）安装在光谱仪本体（1）的表面；

距离传感器（8），所述距离传感器（8）安装在光谱仪本体（1）的一侧，所述距离传感器（8）与光谱仪本体（1）的控制中心电性连接；

所述翻转机构（2）包括转动连接在光谱仪本体（1）顶部的翻转板（21），所述翻转板（21）的顶部固定有多个弹力带（22），多个所述弹力带（22）的另一端均与光谱仪本体（1）顶部固定连接，所述光谱仪本体（1）的顶部开设有两个滑槽（23），两个所述滑槽（23）的内部套设有同一个翻转板限位架（24）；

所述移动机构（3）固定在翻转板（21）顶部的无杆气缸一（31），所述无杆气缸一（31）的滑块顶部固定有无杆气缸二（32），所述无杆气缸二（32）的滑块顶部固定有两个无杆气缸三（33），两个所述无杆气缸三（33）的滑块镜像安装，两个所述支撑架（4）镜像固定在两个无杆气缸三（33）的滑块顶部；

所述旋转机构（5）包括开设在其中一个支撑架（4）底部的轮槽（501），所述支撑架（4）的内部转动连接有转轴一（502），其中一个所述转轴一（502）贯穿轮槽（501），其中一个所述转轴一（502）的外部固定有皮带轮一（503），两个所述转轴一（502）相对的一侧均固定安装有转板（504），其中一个所述支撑架（4）的内侧转动连接有转轴二（505），所述转轴二（505）的一端固定安装有皮带轮二（506），所述皮带轮一（503）和皮带轮二（506）上传动连接有同一个皮带一（507），所述转轴二（505）的另一端固定安装有皮带轮三（508），其中一个所述支撑架（4）内侧转动连接有转轴三（509），所述转轴三（509）的外部固定有皮带轮四（510），所述皮带轮三（508）和皮带轮四（510）上传动连接有同一个皮带二（511），所述转轴三（509）的外部安装有单向齿轮（512），所述翻转板（21）的顶部固定安装有齿条（513），所述齿条（513）的顶部与单向齿轮（512）相啮合。

2.根据权利要求1所述的一种激光诱导击穿光谱元素分析设备，其特征在于，所述夹持机构（6）包括分别固定在转板（504）相对一侧的多个弹簧筒一（61），所述弹簧筒一（61）的内壁固定有弹簧一，两个所述弹簧一相对的一端固定有夹持柱一（62），所述夹持柱一（62）的一端固定连接有橡胶垫一（63），两个所述转板（504）相对的一侧均固定有弹簧筒二（64），所述弹簧筒二（64）的内壁固定有弹簧二，两个所述弹簧二相对的一端固定连接有夹持柱二（65），所述夹持柱二（65）的一侧固定连接有压力传感器（66），两个所述压力传感器（66）相对的一侧均固定安装有橡胶垫二（67）。

3.根据权利要求2所述的一种激光诱导击穿光谱元素分析设备，其特征在于，所述驱动机构（7）包括固定在光谱仪本体（1）表面的固定板（71），所述固定板（71）的内部固定有气泵（72），所述气泵（72）与无杆气缸一（31）、无杆气缸二（32）和无杆气缸三（33）通过电磁阀连接。

4.根据权利要求3所述的一种激光诱导击穿光谱元素分析设备，其特征在于，所述气泵（72）与光谱仪本体（1）的控制中心电性连接，所述压力传感器（66）和距离传感器（8）与光谱仪本体（1）的控制中心电性连接。