CN219842338U - 具有空间约束和气氛保护的便携式libs成分分析装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种具有空间约束和气氛保护的便携式LIBS成分分析装置，包括便携式外壳，所述便携式外壳内设有LIBS系统、气氛保护模块、散热模块、电源模块、降压模块和控制模块，所述电源模块通过降压模块后为整个装置提供工作电源；所述LIBS系统、气氛保护模块、散热模块均与控制模块相连。本实用新型设备轻巧便携，操作简单，无需样品预处理，可以随时随地进行对样品进行原位分析，不受环境影响；还设有气氛保护模块，不仅可以吹去样品表面的杂质，还可以满足一定的气氛保护需求；此外，本装置的探头可拆卸，可随检测样品的不同，更换不同的材质、大小和形状的探头对等离子体进行空间约束，提高装置的分析能力。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种具有空间约束和气氛保护的便携式LIBS成分分析装置。
背景技术
激光诱导击穿光谱（Laser-induced of Breakdown Spectroscopy，简称LIBS）技术是一种原子发射光谱技术，其利用激光器产生激光脉冲，烧蚀待测样品表面产生等离子体，等离子体冷却向外辐射能量，经过光谱仪的记录检测获得光谱，再根据不同波长和强度的谱线信息对样品中的元素种类和浓度进行分析，从而对样品进行分类。
LIBS技术作为一种新兴的元素分析技术，因其无需样品制备、原位实时无损检测、可以多种元素同时检测等特点，在成分分析领域极具优势，例如，LIBS技术在合金领域的应用，可以提高合金生产的质量和效率，减少合金废料回收过程中因合金的降级而导致的资源浪费。目前，LIBS技术已经于矿产、冶金、生物医疗、文物鉴定、航空航天、国防军事等领域。
传统的检测方法主要有电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-AES)、电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)、原子吸收光谱法(AAS)以及X射线荧光光谱法(XRF)等，其中ICP-AES可检测样品受限、难以对样品进行原位检测；ICP-MS也有检测耗时长、设备昂贵复杂、检测样品受限等缺点；虽然XRF技术的检测灵敏度高、可进行无损分析，但是同样也有耗时长、检测样品受限、设备昂贵等缺点。相较于这些传统的检测技术LIBS技术的优点在便携式成分分析装置领域的应用不可小觑。
现有的基于LIBS技术便携式成分分析装置的专利主要是温州大学申请的“便携式LIBS成分分析仪”、平顶山学院申请的“便携式LIBS成分分析仪”以及华中科技大学申请的“基于光纤激光器的便携式激光探针成分分析仪”。以上已有的成分分析仪有几个不足：
1、温州大学申请的“便携式LIBS成分分析仪”，其待测样品需放在设备指定位置并利用夹持组件来固定，这样的方式虽然可以减少抖动能够一定程度上增强仪器的分析性能，但是这种检测方式不仅不能对样品进行原位检测还对样品的形状和体积有很大限制；此外，样品放置的位置固定使得不同样品在分析的过程中极易产生交叉污染，影响分析性能；
2、平顶山学院申请的“便携式LIBS成分分析仪”以及华中科技大学申请的“基于光纤激光器的便携式激光探针成分分析仪”均为箱式结构，设备的手持采集头内部元件较多，元件过多带来重量的增长，采集头长时间的手持容易手部疲劳，从而影响成分分析的可靠性。
发明内容
为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种结构简单、轻巧便携的具有空间约束和气氛保护的便携式LIBS成分分析装置。
本实用新型解决上述技术问题的技术方案是：一种具有空间约束和气氛保护的便携式LIBS成分分析装置，包括便携式外壳，所述便携式外壳内设有LIBS系统、气氛保护模块、散热模块、电源模块、降压模块和控制模块，所述电源模块通过降压模块后为整个装置提供工作电源；所述LIBS系统、气氛保护模块、散热模块均与控制模块相连。
上述具有空间约束和气氛保护的便携式LIBS成分分析装置，所述便携式外壳包括背带、外壳主体、外壳背面、光纤保护管和探头，所述背带与外壳背面缝合连接，外壳背面与外壳主体的底边缘缝合连接，外壳主体的左边缘、上边缘、和右边缘利用拉链与外壳背面连接；所述光纤保护管的一端与外壳主体右侧的圆形通孔同心连接，光纤保护管的另一端可拆卸安装探头。
上述具有空间约束和气氛保护的便携式LIBS成分分析装置，所述LIBS系统包括激光器、光谱仪、第一光纤、第二光纤、激光器-光纤耦合器件、光纤-光谱仪耦合器件、激光器组件电路板、激光器组件电容；降压模块通过激光器组件电容后与激光器组件电路板连接，激光器组件电路板分别与激光器、控制模块电连接；激光器-光纤耦合器件一端与激光器出光孔相连，另一端与第一光纤的一端连接，第一光纤的另一端通过圆形通孔穿过光纤保护管与探头连接；光纤-光谱仪耦合器件一端与光谱仪相连，另一端与第二光纤的一端连接，第二光纤的另一端通过圆形通孔穿过光纤保护管与探头连接；光谱仪分别与控制模块、降压模块电连接。
上述具有空间约束和气氛保护的便携式LIBS成分分析装置，所述气氛保护模块包括微型气瓶、电磁阀和导气管；微型气瓶一端与导气管一端相连，导气管另一端通过圆形通孔穿过光纤保护管与探头连接，导气管上设有电磁阀，电磁阀与控制模块电连接。
上述具有空间约束和气氛保护的便携式LIBS成分分析装置，所述散热模块采用若干个散热风扇，所述外壳主体左右两侧和底部设有散热孔，散热风扇安装在外壳主体左右两侧和底部的散热孔处，所有的散热风扇均与控制模块电连接。
上述具有空间约束和气氛保护的便携式LIBS成分分析装置，所述电源模块包括充电电池和电池底座；若干个电池底座依次连接分布于外壳主体侧壁，每个电池底座中均设置一个充电电池，所有充电电池串接后与降压模块电连接。
本实用新型的有益效果在于：本实用新型设备轻巧便携，操作简单，无需样品预处理，可以随时随地进行对样品进行原位分析，不受环境影响；还设有气氛保护模块，不仅可以吹去样品表面的杂质，还可以满足一定的气氛保护需求；此外，本装置的探头可拆卸，可随检测样品的不同，更换不同的材质、大小和形状的探头对等离子体进行空间约束，提高装置的分析能力。
附图说明
图1为本实用新型的外部结构示意图。
图2为本实用新型的内部结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。
如图1、图2所示，一种具有空间约束和气氛保护的便携式LIBS成分分析装置，包括便携式外壳，所述便携式外壳内设有LIBS系统、气氛保护模块、散热模块、电源模块、降压模块6和控制模块9，所述电源模块通过降压模块6后为整个装置提供工作电源；所述LIBS系统、气氛保护模块、散热模块均与控制模块9相连。
所述便携式外壳包括背带a、外壳主体b、外壳背面、光纤保护管c和探头d。所述背带a与外壳背面缝合连接，背带a的存在让设备携带更加轻松方便；外壳背面与外壳主体b的底边缘缝合连接；外壳主体b的左边缘、上边缘、和右边缘通过拉链与外壳背面连接，便于随时对外壳内部设备进行查看和调整；
所述光纤保护管c的一端与外壳主体b右侧的圆形通孔e同心连接，对其内部的光纤和导气管11起到约束和保护的作用，光纤保护管c的另一端可拆卸安装探头d。
所述LIBS系统包括激光器1、光谱仪12、第一光纤13、第二光纤14、激光器-光纤耦合器件16、光纤-光谱仪耦合器件15、激光器组件电路板4、激光器组件电容5；激光器1发射激光经由激光器-光纤耦合器件16耦合进入第一光纤13，然后到达待测样品表面产生等离子体；等离子体向外发出的光子经过第二光纤14采集进入光谱仪12形成光谱。
降压模块6通过激光器组件电容5后与激光器组件电路板4连接，激光器组件电路板4分别与激光器1、控制模块9电连接，降压模块6将电源模块的输出电压转换成激光器1的额定电压为其供电；激光器-光纤耦合器件16一端与激光器1出光孔相连，另一端与第一光纤13的一端连接，第一光纤13的另一端通过圆形通孔e穿过光纤保护管c与探头d连接；光纤-光谱仪耦合器件15一端与光谱仪12相连，另一端与第二光纤14的一端连接，第二光纤14的另一端通过圆形通孔e穿过光纤保护管c与探头d连接；光谱仪12分别与控制模块9、降压模块6电连接，控制模块9控制光谱仪12的工作状态，降压模块6为光谱仪12 提供合适的工作电压。
所述气氛保护模块包括微型气瓶8、电磁阀10和导气管11；微型气瓶8一端与导气管11一端相连，导气管11另一端通过圆形通孔e穿过光纤保护管c与探头d连接，导气管11上设有电磁阀10，电磁阀10与控制模块9电连接。控制模块9通过控制电磁阀10从而控制气体的通断，微型气瓶8内的气体经由导气管11吹向样品表面，不仅减少样品表面的杂质干扰还能提供气体保护氛围，从而提高设备的分型性能。
所述散热模块采用若4个散热风扇7，所述外壳主体b左右两侧和底部设有散热孔e、f，散热风扇7安装在外壳主体b左右两侧和底部的散热孔e、f处，4个散热风扇7均与控制模块9电连接。控制模块9直接控制散热风扇7的供电和工作状态。
所述电源模块包括充电电池2和电池底座3；若干个电池底座3依次连接分布于外壳主体b侧壁，每个电池底座3中均设置一个充电电池2，所有充电电池2串接后与降压模块6电连接。降压模块6将电源模块提供的固定电压转换成各个仪器适用的工作电压，从而满足各仪器的用电需求。
本实用新型的工作过程为：
第一步：打开设备，将探头d对准待测样品；
第二部：激光器1发射激光，激光通过第一光纤13传输，烧蚀待测样品表面形成等离子体；
第三步：光谱仪12通过第二光纤14采集等离子体发射光谱；
第四步：控制模块9将光谱数据传输到电脑，进行数据处理；
第五步：得出结果。
Claims (6)
1.一种具有空间约束和气氛保护的便携式LIBS成分分析装置，包括便携式外壳，其特征在于：所述便携式外壳内设有LIBS系统、气氛保护模块、散热模块、电源模块、降压模块和控制模块，所述电源模块通过降压模块后为整个装置提供工作电源；所述LIBS系统、气氛保护模块、散热模块均与控制模块相连。
2.根据权利要求1所述的具有空间约束和气氛保护的便携式LIBS成分分析装置，其特征在于：所述便携式外壳包括背带、外壳主体、外壳背面、光纤保护管和探头，所述背带与外壳背面缝合连接，外壳背面与外壳主体的底边缘缝合连接，外壳主体的左边缘、上边缘、和右边缘利用拉链与外壳背面连接；所述光纤保护管的一端与外壳主体右侧的圆形通孔同心连接，光纤保护管的另一端可拆卸安装探头。
3.根据权利要求2所述的具有空间约束和气氛保护的便携式LIBS成分分析装置，其特征在于：所述LIBS系统包括激光器、光谱仪、第一光纤、第二光纤、激光器-光纤耦合器件、光纤-光谱仪耦合器件、激光器组件电路板、激光器组件电容；降压模块通过激光器组件电容后与激光器组件电路板连接，激光器组件电路板分别与激光器、控制模块电连接；激光器-光纤耦合器件一端与激光器出光孔相连，另一端与第一光纤的一端连接，第一光纤的另一端通过圆形通孔穿过光纤保护管与探头连接；光纤-光谱仪耦合器件一端与光谱仪相连，另一端与第二光纤的一端连接，第二光纤的另一端通过圆形通孔穿过光纤保护管与探头连接；光谱仪分别与控制模块、降压模块电连接。
4.根据权利要求2所述的具有空间约束和气氛保护的便携式LIBS成分分析装置，其特征在于：所述气氛保护模块包括微型气瓶、电磁阀和导气管；微型气瓶一端与导气管一端相连，导气管另一端通过圆形通孔穿过光纤保护管与探头连接，导气管上设有电磁阀，电磁阀与控制模块电连接。
5.根据权利要求2所述的具有空间约束和气氛保护的便携式LIBS成分分析装置，其特征在于：所述散热模块采用若干个散热风扇，所述外壳主体左右两侧和底部设有散热孔，散热风扇安装在外壳主体左右两侧和底部的散热孔处，所有的散热风扇均与控制模块电连接。
6.根据权利要求2所述的具有空间约束和气氛保护的便携式LIBS成分分析装置，其特征在于：所述电源模块包括充电电池和电池底座；若干个电池底座依次连接分布于外壳主体侧壁，每个电池底座中均设置一个充电电池，所有充电电池串接后与降压模块电连接。
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