CN204789335U - 手持式激光诱导击穿光谱分析仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种手持式激光诱导击穿光谱分析仪，包括激光器，激光器的前方设置有聚焦透镜，聚焦透镜的聚焦平面位于待测样品所在的平面上；聚焦透镜的两侧分别设置有聚焦光路模块；第一路聚焦光路模块通过光纤连接可见光波段光谱仪，第二路聚焦光路模块通过光纤连接紫外波段光谱仪；可见光波段光谱仪和紫外波段光谱仪分别通过信号线连接数据处理单元。本实用新型基于激光诱导击穿金属物质产生等离子体而被光谱仪收集分析原理，用于金属物质的识别及其组成成分的分析。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种光谱分析仪，具体涉及一种手持式激光诱导击穿光谱分析仪。
背景技术
在很多领域分析化学成分的组成是非常重要的，例如在对金属垃圾循环利用过程中，需要对金属进行识别和分类；在工业生产中需要对产品质量进行检测。
常用的分析方法中，光学激发光谱是一种用于材料元素分析的成熟的可实施的技术，受激辐射时，通常会伴有对样品小部分的气化并对样品在原子级别以上的激发。受激辐射的能量被光学收集模块收集并通过光纤传导到光谱仪进行光谱分析，不同元素有不同的特征峰，通过对特征峰的定位来实现对组成材质的元素的识别与分析。
对于金属样品的检测，早期的技术主要是利用电弧或者电火花或者两者结合使样品的小部分被气化而辐射出特征谱线；现阶段，则是主要集中在利用高能量密度的脉冲激光聚焦到样品的表面，对材料表面的微量样品进行激发击穿发生电离从而产生等离子体，在等离子体发射谱中包含辐射出特征谱线，这种技术称为激光诱导击穿光谱技术。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种手持式激光诱导击穿光谱分析仪，它可以分析金属样品的物质组成。
为解决上述技术问题，本实用新型手持式激光诱导击穿光谱分析仪的技术解决方案为：
包括激光器3，激光器3的前方设置有聚焦透镜4，聚焦透镜4的聚焦平面位于待测样品所在的平面上；聚焦透镜4的两侧分别设置有聚焦光路模块1、2；第一路聚焦光路模块1通过光纤连接可见光波段光谱仪，第二路聚焦光路模块2通过光纤连接紫外波段光谱仪；可见光波段光谱仪和紫外波段光谱仪分别通过信号线连接数据处理单元6。
所述激光器3为中心波长为1064nm的Q型开关脉冲式全固态半导体激光器。
所述激光器3连接激光发射开关9。
所述数据处理单元6通过信号线连接显示屏7。
所述显示屏7为触摸屏。
所述激光器3由可拆卸电池8实现供电。
所述可拆卸电池8为可充电式的锂电池。
所述可拆卸电池8位于整个仪器的底端。
本实用新型可以达到的技术效果是：
本实用新型采用两路聚焦光路模块，能够分别对可见光波段和紫外波段的像差进行校正，使最终输入到紫外波段光谱仪的那一路在紫外波段各类像差尽可能的小，输入到可见光波段光谱仪的那一路在可见光波段各类像差尽可能的小，达到分波段范围校正像差的目的，最终实现低杂散光，高信噪比地收集光谱信号的效果。
本实用新型包括可见光波段和紫外波段两个光谱仪，能够提高系统对激发样品产生的等离子体辐射出的原子谱线的分辨率。
本实用新型基于激光诱导击穿金属物质产生等离子体而被光谱仪收集分析原理，用于金属物质的识别及其组成成分的分析。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明：
图1是本实用新型手持式激光诱导击穿光谱分析仪的示意图；
图2是本实用新型的立体示意图。
图中附图标记说明：
1、2为聚焦光路模块，
3为激光器，4为聚焦透镜，
5为光谱仪，6为数据处理单元，
7为显示屏，8为可拆卸电池，
9为激光发射开关。
具体实施方式
如图1、图2所示，本实用新型手持式激光诱导击穿光谱分析仪，包括激光器3，激光器3的前方设置有聚焦透镜4，聚焦透镜4用于对激光出射光束进行聚焦，且聚焦透镜4的聚焦平面位于待测样品所在的平面上；
聚焦透镜4的两侧分别设置有聚焦光路模块1、2，聚焦光路模块1、2用于收集受激光激发电离而产生的样品的等离子信号；
第一路聚焦光路模块1通过光纤连接可见光波段光谱仪5，第二路聚焦光路模块2通过光纤连接紫外波段光谱仪；
可见光波段光谱仪和紫外波段光谱仪分别通过信号线连接数据处理单元6，数据处理单元6通过信号线连接显示屏7。
激光器3可以为中心波长为1064nm的Q型开关脉冲式全固态半导体激光器；
激光器3连接激光发射开关9，通过激光发射开关9控制激光器3发射激光；
激光器3由可拆卸电池8实现供电；可拆卸电池8位于整个仪器的底端，在增加结构的紧凑与重心平稳的基础上，给替换电池也提供了便利；可拆卸电池8为可充电式的锂电池；
显示屏7可以为触摸屏；
数据处理单元6可以是现场可编程门阵列电路或其它具有数据处理功能的电路。
本实用新型的工作原理如下：
中心波长为1064nm的Q型开关脉冲式全固态半导体激光器3发射激光，所发射激光的可重复频率为5kHZ，单脉冲能量为20-100uJ；聚焦透镜4将该激光出射光束聚焦于待测样品上；激光出射光束经过聚焦透镜4后，在待测样品表面产生瞬态脉冲信号，到达材料表面的功率密度达1GW/cm2；在如此高激光功率密度下，被测材料表面很快就会有少量(大约几μg)的位置被喷射出来，这个过程称为激光剥离；同时一个寿命很短，具有高瞬态温度(10000℃)的发光等离子体在材料的表面形成；这束等离子体里，剥落材料被分解为离子与原子，在激光脉冲的最后，因为等离子体以超音速向周围扩散快速冷却，这段时间内，处于激发态的原子和离子从高能态跃迁到低能态，并发射出具有特定波长的光辐射；
两路聚焦光路模块1、2采集待测样品发出的光辐射信号，第一路聚焦光路模块1采集可见光波段(400-800nm)的光辐射信号，并传送给可见光波段光谱仪；第二路聚焦光路模块2采集UV波段(200-400nm)的光辐射信号，并传送给紫外波段光谱仪；可见光波段光谱仪和紫外波段光谱仪分别对各自的光辐射信号进行分光，得到元素特征光谱分布；
可见光波段光谱仪和紫外波段光谱仪将元素特征光谱分布信息传送给数据处理单元6，数据处理单元6对元素特征光谱分布信息进行分析，从而得到待测样品材料中元素的种类(通过辐射谱的波长确定)和其浓度(通过辐射光谱的能量确定)；显示屏7将分析结果进行显示。
Claims (8)
1.一种手持式激光诱导击穿光谱分析仪，其特征在于：包括激光器，激光器的前方设置有聚焦透镜，聚焦透镜的聚焦平面位于待测样品所在的平面上；
聚焦透镜的两侧分别设置有聚焦光路模块；第一路聚焦光路模块通过光纤连接可见光波段光谱仪，第二路聚焦光路模块通过光纤连接紫外波段光谱仪；
可见光波段光谱仪和紫外波段光谱仪分别通过信号线连接数据处理单元。
2.根据权利要求1所述的手持式激光诱导击穿光谱分析仪，其特征在于：所述激光器为中心波长为1064nm的Q型开关脉冲式全固态半导体激光器。
3.根据权利要求1所述的手持式激光诱导击穿光谱分析仪，其特征在于：所述激光器连接激光发射开关。
4.根据权利要求1所述的手持式激光诱导击穿光谱分析仪，其特征在于：所述数据处理单元通过信号线连接显示屏。
5.根据权利要求4所述的手持式激光诱导击穿光谱分析仪，其特征在于：所述显示屏为触摸屏。
6.根据权利要求1所述的手持式激光诱导击穿光谱分析仪，其特征在于：所述激光器由可拆卸电池实现供电。
7.根据权利要求6所述的手持式激光诱导击穿光谱分析仪，其特征在于：所述可拆卸电池为可充电式的锂电池。
8.根据权利要求6所述的手持式激光诱导击穿光谱分析仪，其特征在于：所述可拆卸电池位于整个仪器的底端。
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|---|---|
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109580556A (zh) * | 2019-01-08 | 2019-04-05 | 宁波谱泰克科学仪器有限公司 | 手持式激光诱导击穿光谱仪的检测环境气压控制结构 |
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2015
- 2015-07-07 CN CN201520484523.8U patent/CN204789335U/zh active Active
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