CN205941367U - 带有激发光源的等离子体测量探头 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种带有激发光源的等离子体测量探头，其特征在于：半导体激光泵浦源、带有全反膜的激光晶体、激光调Q器件、激光输出镜、负透镜、正透镜、融石英荧光分束片、激光聚焦透镜、融石英密封窗口从左至右依次排列，融石英荧光分束片布置成45°~60°角入射，通过光纤耦合接口将荧光耦合进光纤，光纤另一端连接光谱仪。其光学密封窗口采用的是融石英材质，并镀有宽波段的增透膜，可以实现紫外到红外光谱信号采集，信号采集方便，设备直接设有光纤接口，可通过光纤直接连接光谱分析仪采集并分析光谱，光纤可随意拔插，即插即用，无需额外光学部分，可采集200~600nm等离子体荧光光谱，并且能应用于探测金属矿物质成分。

Description

带有激发光源的等离子体测量探头

技术领域

本实用新型涉及一种带有激发光源的等离子体测量探头，属于一种带有激发光源的测量探头。

背景技术

现有的技术是由YAG激光器和透镜组成的入射单元，由探头、光纤、光谱仪组成的信号接收单元，整个系统的不足之处是光谱激发激光器与光学采集部分没有集成在一起，光谱集成与采集过程中需要经过调试收集光谱，整个系统体积较大，系统稳定性不好，很多应用需要将设备带到野外，温度环境变化较大，这样的结构决定整个系统不能做成全密封，免调试的结构。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种带有激发光源的等离子体测量探头，其光学密封窗口采用的是融石英材质，并镀有宽波段的增透膜，可以实现紫外到红外光谱信号采集，信号采集方便，设备直接设有光纤接口，可通过光纤直接连接光谱分析仪采集并分析光谱，光纤可随意拔插，即插即用，无需额外光学部分，可采集200~600nm等离子体荧光光谱，并且能应用于探测金属矿物质成分。

本实用新型的技术方案是这样实现的：带有激发光源的等离子体测量探头，其特征在于：半导体激光泵浦源、带有全反膜的激光晶体、激光调Q器件、激光输出镜、负透镜、正透镜、融石英荧光分束片、激光聚焦透镜、融石英密封窗口从左至右依次排列，融石英荧光分束片布置成45°~60°角入射，荧光聚焦镜布置在融石英荧光分束片下方，融石英密封片、光纤耦合接口从上至下布置在荧光聚焦镜下方，光纤耦合接口光纤耦合接口位于荧光收集聚焦镜焦点出，并采用密封固定，通过光纤耦合接口将荧光耦合进光纤，光纤另一端连接光谱仪。

所述的半导体激光泵浦源配有聚焦透镜。

所述的激光输出镜一面是平面，一面是有曲率的凹面镜，平面部分镀有激光的增透膜，凹面部分镀有部分反射膜。

所述的带有全反膜的激光晶体在其靠近半导体激光器一侧端面镀有激光高反膜及泵浦光。

所述的激光聚焦透镜采用融石英介质，并镀有宽波段的增透膜。

所述的融石英密封窗口镀有宽波段增透膜。

所述的荧光聚焦镜的焦距是通过激光聚焦光斑直径，激光聚焦镜的焦距以及光纤的数值孔径共同计算得到。

所述的融石英密封片镀有200~600nm增透膜。

本实用新型的积极效果是起所有的器件均经过计算集成到一起，包括光源部分与采集部分，每一器件的参数和位置都是计算得到的，所以整个设备是一个整体，这个特点决定设备免调试，适应各种环境，只需将样品对准激光焦点，光纤端面即能采集较强的荧光光谱；具有即插即用免调试的优点。

附图说明

图1为本实用新型的结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明：如图1所示，带有激发光源的等离子体测量探头，其特征在于：半导体激光泵浦源1、带有全反膜的激光晶体2、激光调Q器件4、激光输出镜3、负透镜5、正透镜6、融石英荧光分束片7、激光聚焦透镜8、融石英密封窗口9从左至右依次排列，融石英荧光分束片7布置成45°~60°角入射，荧光聚焦镜10布置在融石英荧光分束片7下方，融石英密封片11、光纤耦合接口12从上至下布置在荧光聚焦镜10下方，光纤耦合接口12光纤耦合接口位于荧光收集聚焦镜焦点出，并采用密封固定，通过光纤耦合接口12将荧光耦合进光纤，光纤另一端连接光谱仪。

所述的半导体激光泵浦源1配有聚焦透镜。

所述的激光输出镜3一面是平面，一面是有曲率的凹面镜，平面部分镀有激光的增透膜，凹面部分镀有部分反射膜。

所述的带有全反膜的激光晶体2在其靠近半导体激光器一侧端面镀有激光高反膜及泵浦光。

所述的激光聚焦透镜8采用融石英介质，并镀有宽波段的增透膜，

所述的融石英密封窗口9镀有宽波段增透膜

所述的荧光聚焦镜10的焦距是通过激光聚焦光斑直径，激光聚焦镜的焦距，以及光纤的数值孔径共同计算得到。

所述的融石英密封片11镀有200~600nm增透膜。

半导体激光泵浦源1辐射波长是808nm，符合激光晶体的吸收峰，该泵浦源配有聚焦透镜，用于对半导体激光聚焦。

带有全反膜的激光晶体2，在其靠近半导体激光器一侧端面镀有激光高反膜及泵浦光增透膜，既可作为增益介质，同时起到全反镜的作用，半导体泵浦源聚焦后入射到激光晶体上，使激光晶体基态粒子被激发到高能级，从而产生荧光光子。另一侧镀有激光增透膜，透过率达到99.5%以上，可降低晶体端面对激光的反射损耗。

激光调Q器件4放置在激光晶体与输出镜之间，其用于产生高峰值功率脉冲激光。

负透镜5与正透镜6组，激光先经过负透镜使光束发散，光斑直径扩大，然后通过正透镜压缩激光的发散角，可以使激光聚焦的焦点尺寸更小。

融石英荧光分束片7，其入射角度为45°~60°之间均可，用于光谱采集。分束片镀膜是长波通短波反，即泵浦光可以通过，短波200~600nm反射。作用是将激光光谱和等离子体光谱分离，在采集的过程中可以滤除泵浦光的背景干扰。

激光聚焦透镜8采用融石英介质，并镀有宽波段的增透膜，可以使泵浦光与散射的荧光均能通过该透镜。

融石英密封窗口9镀有宽波段增透膜。用于整个设备的密封，便于激光和激发出的荧光可低损耗通过该窗口，并且该窗口介质是融石英，保证紫外波段的荧光可低损耗通过该窗口。泵浦光经激光聚焦透镜8聚焦后，通过该窗口聚焦到样品上，在样品上激发出等离子体荧光后散射回到该窗口并经过激光聚焦镜，然后通过融石英荧光分束片反射到荧光聚焦镜上。融石英密封窗口的尺寸是根据激光光腰直径大小，激光聚焦透镜焦距，以及激光聚焦光斑直径，以及散射荧光的角度计算得到，可以最大限度使散射的荧光通过该窗口。

荧光聚焦镜10将激发样品的荧光通过散射返回到原光路，并经过分束片反射到荧光聚焦镜上，从而将荧光收集到光纤耦合接口中。荧光聚焦镜的焦距是通过激光聚焦光斑直径，激光聚焦镜的焦距，以及光纤的数值孔径共同计算得到，可以保证收集较多的荧光光谱。

融石英密封片11镀有200~600nm增透膜，作用是将荧光出射口密封起来，并且采用融石英介质，保证紫外波段的荧光低损耗通过；光纤耦合接口位于荧光收集聚焦镜焦点出，并采用密封固定，通过该接口将荧光耦合进光纤，光纤另一端连接光谱仪，由于该接口是固定好的，光纤可随意拔插，免调试。

Claims (8)

1.带有激发光源的等离子体测量探头，其特征在于：半导体激光泵浦源、带有全反膜的激光晶体、激光调Q器件、激光输出镜、负透镜、正透镜、融石英荧光分束片、激光聚焦透镜、融石英密封窗口从左至右依次排列，融石英荧光分束片布置成45°~60°角入射，荧光聚焦镜布置在融石英荧光分束片下方，融石英密封片、光纤耦合接口从上至下布置在荧光聚焦镜下方，光纤耦合接口光纤耦合接口位于荧光收集聚焦镜焦点出，并采用密封固定，通过光纤耦合接口将荧光耦合进光纤，光纤另一端连接光谱仪。

2.根据权利要求1中所述的带有激发光源的等离子体测量探头，其特征在于所述的半导体激光泵浦源配有聚焦透镜。

3.根据权利要求1中所述的带有激发光源的等离子体测量探头，其特征在于所述的激光输出镜一面是平面，一面是有曲率的凹面镜，平面部分镀有激光的增透膜，凹面部分镀有部分反射膜。

4.根据权利要求1中所述的带有激发光源的等离子体测量探头，其特征在于所述的带有全反膜的激光晶体在其靠近半导体激光器一侧端面镀有激光高反膜及泵浦光。

5.根据权利要求1中所述的带有激发光源的等离子体测量探头，其特征在于所述的激光聚焦透镜采用融石英介质，并镀有宽波段的增透膜。

6.根据权利要求1中所述的带有激发光源的等离子体测量探头，其特征在于所述的融石英密封窗口镀有宽波段增透膜。

7.根据权利要求1中所述的带有激发光源的等离子体测量探头，其特征在于所述的荧光聚焦镜的焦距是通过激光聚焦光斑直径，激光聚焦镜的焦距，以及光纤的数值孔径共同计算得到。

8.根据权利要求1中所述的带有激发光源的等离子体测量探头，其特征在于所述的融石英密封片镀有200~600nm增透膜。