CZ26536U1 - Modular device for remote chemical material analysis - Google Patents

Modular device for remote chemical material analysis Download PDF

Info

Publication number
CZ26536U1
CZ26536U1 CZ2013-28571U CZ201328571U CZ26536U1 CZ 26536 U1 CZ26536 U1 CZ 26536U1 CZ 201328571 U CZ201328571 U CZ 201328571U CZ 26536 U1 CZ26536 U1 CZ 26536U1
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
module
remote
laser
fiber
modular device
Prior art date
Application number
CZ2013-28571U
Other languages
Czech (cs)
Inventor
Jan Novotný
Jozef Kaiser
Jan Proček
Michal Brada
Michal Petrilak
Ivan Křupka
Original Assignee
Vysoké Učení Technické V Brně
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vysoké Učení Technické V Brně filed Critical Vysoké Učení Technické V Brně
Priority to CZ2013-28571U priority Critical patent/CZ26536U1/en
Publication of CZ26536U1 publication Critical patent/CZ26536U1/en

Links

Landscapes

  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)

Description

Modulární zařízení pro dálkovou chemickou materiálovou analýzuModular equipment for remote chemical material analysis

Oblast technikyTechnical field

Technické řešení se týká konstrukce modulárního zařízení pro dálkovou chemickou materiálovou analýzu prováděnou metodou spektroskopie laserem buzeného plazmatu.The technical solution concerns the construction of a modular device for remote chemical material analysis performed by laser induced plasma spectroscopy.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Jedna z metod používaných pro chemickou materiálovou analýzu je spektroskopie laserem buzeného plazmatu, označovaná zkratkou LIBS (Laser- Induced Breakdown Spectroscopy), která je založena na principech atomové emisní spektroskopie AES (Atomic Emission Spectroscopy). Pro určení prvkového složení využívá spektrální analýzy záření plazmatu, jež je na povrchu vzorku vytvořeno zaostřeným laserovým pulsem. Ostré emisní čáry ve spektru signalizují přítomnost odpovídajících prvků v materiálu vzorku, přičemž detekční limity se pohybují až v řádu jednotek ppm. Obliba používání této metody je dána výhodami, které nabízí v porovnání s ostatními technikami chemické materiálové analýzy. Jde především o schopnost analyzovat vzorky všech skupenství a velikosti bez jakékoli speciální přípravy, přičemž výsledky měření jsou k dispozici prakticky v reálném čase. Základní principy této metody jsou popsány např. v publikaci RADZIEMSKI, L. J. CREMERS, D. Handbook of Laser-induced Breakdown Spectroscopy. John Wiley & Sons. 2006, 283 p. ISBN 0-470-09299-8.One of the methods used for chemical material analysis is laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS), which is based on Atomic Emission Spectroscopy (AES) principles. It uses spectral analysis of plasma radiation generated by a focused laser pulse on the sample surface to determine the elemental composition. Sharp emission lines in the spectrum indicate the presence of corresponding elements in the sample material, with detection limits of up to several ppm. The popularity of using this method is given by the advantages it offers compared to other chemical material analysis techniques. Above all, it is the ability to analyze samples of all states and sizes without any special preparation, and the measurement results are available virtually in real time. The basic principles of this method are described, for example, in RADZIEMSKI, L.J. CREMERS, D. Handbook of Laser-Induced Breakdown Spectroscopy. John Wiley & Sons. 2006, 283 pp. ISBN 0-470-09299-8.

Obecně je aparatura pro analýzu metodami LIBS složena z pulzního laseru pro vybuzení plazmatu na povrchu vzorku, optické soustavy pro zaostření laserového pulzu, optické soustavy pro sběr záření plazmatu, detekční soustavy pro rozklad záření plazmatu dle vlnové délky a jeho záznam, zařízení pro synchronizaci pulzního laseru a detekční soustavy. Princip, využívající elektromagnetické záření jakožto nositele energie i signálu, umožňuje modifikaci metody LIBS pro dálkovou analýzu v mimo-laboratomích podmínkách. Lze tak podrobit analýze i objekty, pro něž by klasický řetězec procedur, tj. odběr vzorku a transport vzorku, byl obtížně či nebezpečně realizovatelný nebo by z mnoha dalších důvodů postrádal smyslu.Generally, the LIBS analysis apparatus consists of a pulsed laser for plasma excitation on the sample surface, an optical system for focusing a laser pulse, an optical system for collecting plasma radiation, a detection system for decomposing plasma radiation according to wavelength and its recording, pulse laser synchronization device and detection systems. The principle, using electromagnetic radiation as a carrier of both energy and signal, allows modification of the LIBS method for remote analysis in off-laboratory conditions. It is also possible to analyze objects for which the classical chain of procedures, ie sampling and transport of the sample, would be difficult or dangerous to realize or would be meaningless for many other reasons.

Systémy pro dálkovou analýzu metodou LIBS lze rozdělit do dvou skupin. První z nich využívá k přenosu elektromagnetického záření optických vláken a je nazývána „Remote LIBS“, druhá pak využívá k přenosu elektromagnetického záření přímé viditelnosti vzorku a je nazývána „Stand-Off LIBS“. Analýza metodou „Remote LIBS“ se vyznačuje menšími ablačními krátery a možností analyzovat vzorky, které nejsou přímo viditelné, ale lze se k nim přiblížit na dosah optického vlákna. Analýza metodou „Stand-Off LIBS“ nabízí možnost použít prakticky neomezeně vysokých energií, a tím zvýšit detekční limity prvků s nízkou koncentrací. Je schopná podrobit analýze vzorky, kterou nejsou v dosahu optického vlákna jen na základě přímé viditelnosti. Nevýhodami pak jsou celkově nižší hodnoty získaného signálu v poměru k šumu a současně řádově vetší velikost ablačního kráteru, což je například popsáno v publikaci FORTES, F. J., LASERNA, J. J. The development of fieldable laser-induced breakdown spectrometer: No limits on the horizon. Spectrochimica Acta Part B-Atomic Spectroscopy. 2010, vol. 65, no. 12, p. 975-990. Přestože se obě metody svým principem a přednostmi vhodně doplňují, není známo zařízení, které by obě varianty jednoduše kombinovalo a tak rozšířilo své pole působnosti.LIBS remote analysis systems can be divided into two groups. The former uses optical fibers to transmit electromagnetic radiation and is called "Remote LIBS", while the latter uses direct specimen visibility to transmit electromagnetic radiation and is called "Stand-Off LIBS". Remote LIBS analysis is characterized by smaller ablation craters and the ability to analyze samples that are not directly visible but can be approached within range of the optical fiber. The “Stand-Off LIBS” analysis offers the possibility to use virtually unlimited high energies, thereby increasing the detection limits of low-concentration elements. It is able to analyze samples that are not within optical fiber range simply by direct visibility. Disadvantages are generally lower values of the obtained signal in relation to noise and at the same time an order of magnitude larger ablation crater, as described in FORTES, F.J., LASERNA, J.J. Development of fieldable laser-induced breakdown spectrometer: Spectrochimica Acta Part B Atomic Spectroscopy. 2010, vol. 65, no. 12, pp. 975-990. Although both methods complement each other with their principles and advantages, there is no known device that simply combines the two variants and thus broadens its scope.

Jsou známa zařízení dle spisu US 7 092 087, v němž je popisována konkrétní aplikace zařízení LIBS se schopností detekovat rakovinu ve vzorku, a spisu US 20 030 147 072, kde je popisována konkrétní aplikace zařízení LIBS se schopností detekovat radioaktivní kontaminaci. Konstrukce těchto zařízení, tak jak je popsána, neumožňuje analýzu oběma metodami, tj. „Stand-Off LIBS“ a „Remote LIBS“, neobsahují směrovač laserového pulzu, který by umožňoval směrovat laserový pulz tak, že by bylo možné pro tyto metody využít společný zdroj laserového pulzu.Devices are known according to US 7,092,087, which discloses a particular application of an LIBS device with the ability to detect cancer in a sample, and US 20 030 147 072, which describes a specific application of an LIBS device with the ability to detect radioactive contamination. The design of these devices, as described, does not allow analysis by both methods, ie "Stand-Off LIBS" and "Remote LIBS", do not include a laser pulse router that would allow the laser pulse to be routed in such a way that laser pulse source.

Ve spise US 8 125 627 je pak popisováno zařízení, umožňující provádět analýzu metodou „Stand-Off LIBS“, ale není navrženo jako modulární. Neobsahuje prvky umožňující analýzuU.S. Pat. No. 8,125,627 then describes a device for performing stand-off LIBS analysis but is not designed to be modular. It does not contain elements for analysis

- 1 CZ 26536 Ul metodou „Remote LIBS“ a ani směrovač laserového pulzu, který by umožňoval směrovat laserový pulz tak, že by bylo možné využít společný zdroj laserového pulzu pro analýzu metodou „Stand-Off LIBS“ nebo „Remote LIBS“. Zařízení je vybaveno sekundární laserem. Ramanovým spektroskopem a jinými speciálními komponentami, což má za následek jeho konstrukční složitost a zvýšené nároky na jeho pořízení. Ve spisech US 2 011 080 577 a US 2 012 062 874 jsou popisována zařízení s použitím dvou detektorů, z nichž alespoň jeden z nich detekuje Ramanovské spektrum, což má rovněž za následek složitější konstrukci a nemožnost použití zařízení jako modulárního celku pro LIBS analýzu oběma metodami.- 1 CZ 26536 Ul by the "Remote LIBS" method, and neither a laser pulse router that would allow the laser pulse to be directed so that a common laser pulse source could be used for "Stand-Off LIBS" or "Remote LIBS" analysis. The device is equipped with a secondary laser. Raman spectroscope and other special components, resulting in its structural complexity and increased demands on its acquisition. US 2 011 080 577 and US 2 012 062 874 describe devices using two detectors, at least one of which detects the Raman spectrum, which also results in a more complex design and the inability to use the device as a modular unit for LIBS analysis by both methods .

Úkolem předkládaného technického řešení je představit nové zařízení, jehož konstrukce díky svému modulárnímu uspořádání umožňuje kombinovat měření metodou „Stand-Off LIBS“ nebo „Remote LIBS“, a to díky konstrukci směrovače, který směruje laserový pulz, umožňuje pro obě metody měření využít společný zdroj laserového svazku.The object of the present invention is to introduce a new device whose design, thanks to its modular design, allows to combine measurements using the “Stand-Off LIBS” or “Remote LIBS” method, thanks to the design of a laser pulse-directed router. laser beam.

Podstata technického řešeníThe essence of the technical solution

Stanoveného cíle je dosaženo technickým řešením, kterým je modulární zařízení pro dálkovou chemickou materiálovou analýzu se základním funkčním uzlem tvořeným transportním modulem, který je jednak opatřen mobilní rámovou konstrukcí osazenou minimálně napájecím zdrojem laseru, detekční soustavou, určenou pro rozklad záření plazmatu dle vlnové délky a jeho záznam, ovládacím a vyhodnocovacím blokem ve formě PC počítače a blokem řídící elektroniky, a jednak je propojen s laserovým modulem obsahujícím laserovou hlavu, sloužící jako zdroj laserových pulzů. Podstatou technického řešení je, že laserový modul je vybaven směrovačem volitelného směrování laserových pulzů bud do dálkového modulu při provádění analýzy metodou „Stand-Off LIBS“ anebo do vláknového modulu při provádění analýzy metodou „Remote LIBS“.The set goal is achieved by a technical solution, which is a modular device for remote chemical material analysis with a basic functional node formed by a transport module, which is equipped with a mobile frame construction equipped with at least a laser power supply. recording, control and evaluation block in the form of a PC computer and control electronics block, and secondly it is connected to a laser module containing a laser head serving as a source of laser pulses. The essence of the technical solution is that the laser module is equipped with an optional laser pulse routing router either to the remote module when performing stand-off LIBS analysis or to the fiber module when performing remote LIBS analysis.

Ve výhodném provedení zařízení je laserový modul vybaven fixačními prvky pro variantní rozebíratelné připevnění bud k rámové konstrukci transportního modulu anebo do dálkového modulu.In a preferred embodiment of the device, the laser module is provided with fixation elements for a variable removable attachment either to the frame structure of the transport module or to the remote module.

Pro využití při analýze metodou „Stand-Off LIBS“ při přímé viditelnosti vzorku z transportního modulu je dálkový modul tvořen minimálně dálkovou primární optickou soustavou, určenou pro zaostření laserových pulzů na vzorek, dálkovou sekundární optickou soustavou, určenou pro sběr emitovaného elektromagnetického záření, náhledovou kamerou a sestavou dálkoměru, přičemž s laserovým modulem je dálkový modul rozpojitelně propojen pomocí spojovacího prvku pro vedení laserových pulzů, a s transportním modulem pomocí dálkového sběrného kabelu pro vedení elektromagnetické záření.For use in the stand-off LIBS analysis with direct visibility of the sample from the transport module, the remote module consists of at least a remote primary optical system for focusing laser pulses on the sample, a remote secondary optical system for collecting emitted electromagnetic radiation and a rangefinder assembly, wherein the remote module is detachably connected to the laser module by a laser pulse linking element, and to the transport module by a remote collection cable for conducting electromagnetic radiation.

V optimálním provedení zařízení je pro možnost ustavení či rozebíratelného ustavení na rámové konstrukci transportního modulu dálkový modul vybaven spojovacím členem, přičemž je transportní modul opatřen tvarově a rozměrově odpovídající upínací základnou.In an optimum embodiment of the device, the remote module is equipped with a coupling member for the possibility of aligning or detachable alignment on the frame structure of the transport module, the transport module being provided with a clamping base corresponding in shape and size.

Dále je výhodné, když vláknový modul pro využití zařízení při analýze metodou „Remote LIBS“ sestává z vláknové primární optické soustavy, určené pro zaostření laserového pulzu, a z vláknové sekundární optické soustavy, určené pro sběr emitovaného elektromagnetického záření, přičemž je s laserovým modulem vláknový modul rozpoj itelně propojen optickým kabelem pro vedení laserových pulzů a s transportním modulem pomocí vláknového sběrného kabelu pro vedení elektromagnetického záření.Further, it is preferred that the fiber module for the remote LIBS analysis consists of a fiber primary optical system for focusing a laser pulse and a fiber secondary optical system for collecting emitted electromagnetic radiation, wherein the fiber module is a fiber module detachably interconnected by an optical cable for conducting laser pulses and with a transport module by means of a fiber collection cable for conducting electromagnetic radiation.

Předkládaným technickým řešením se dosahuje nového a vyššího účinku v tom, že pomocí konstrukčních členů, umožňujících spojení a rozpojení transportního modulu a dálkového či vláknového modulu bez použití nástrojů, umožňuje zařízení kombinovat obě dálkové varianty „Remote LIBS“ a „Stand-Off LIBS“, a tím na rozdíl od existujících řešení umožňuje dálkovou analýzu objektů na základě přímé viditelnosti a současně analýzu těžko dostupných objektů pomocí vláknové detekční sondy. Přitom za tímto účelem může být zařízení v závislosti na plánované aplikaci jednoduše osazeno samostatně modulem pro „Stand-Off LIBS“, modulem pro „Remote LIBS“, či oběma současně. Zařízení dále umožňuje využití společného zdroje laserového svazkuThe present invention achieves a new and higher effect in that, by means of components allowing the connection and disconnection of the transport module and the remote or fiber module without the use of tools, the device enables the combination of the two remote variants "Remote LIBS" and "Stand-Off LIBS". and thus, in contrast to existing solutions, it enables remote analysis of objects based on direct visibility and at the same time analysis of hard-to-reach objects using a fiber detection probe. For this purpose, depending on the intended application, the unit can simply be fitted with a stand-off LIBS module, a remote LIBS module, or both. The device further allows the use of a common laser beam source

-2CZ 26536 Ul pro obě metody chemické analýzy, čímž snižuje hmotnost přístroje a jeho výrobní náklady, a jeho modularita poskytuje uživateli možnost dopravit na místo analýzy pouze některý z modulů, což snižuje požadavky na přepravní kapacity.-236 26536 U1 for both chemical analysis methods, reducing the weight of the instrument and its manufacturing costs, and its modularity provides the user with the ability to transport only some of the modules to the analysis site, reducing transport capacity requirements.

Popis obrázků na připojených výkresechDescription of the figures in the attached drawings

Konkrétní provedení technického řešení je schematicky znázorněno na připojených výkresech, kde:A specific embodiment of the technical solution is schematically shown in the attached drawings, where:

obr. 1 znázorňuje celkové blokové schéma zařízení se znázorněním možného připojení funkčních modulů pro realizaci metody „Stand-Off LIBS“ i realizaci metody „Remote LIBS“a jejich vzájemné vazby, obr. 2 znázorňuje konfiguraci zařízení s dálkovým modulem pro realizaci metody „Stand-Off LIBS“ ve formě zjednodušeného blokového schématu a obr. 3 znázorňuje konfiguraci zařízení s vláknovým modulem pro realizací metody „Remote LIBS“ rovněž ve formě zjednodušeného blokového schématu.Fig. 1 shows an overall block diagram of the device showing the possible connection of function modules for the implementation of the "Stand-Off LIBS" method and the implementation of the "Remote LIBS" method and their mutual relations; Off LIBS 'in the form of a simplified block diagram, and Fig. 3 shows the configuration of a fiber module device for implementing the "Remote LIBS" method also in the form of a simplified block diagram.

Výkresy, které znázorňují technické řešení a následně popsané příklady konkrétních provedení v žádném případě neomezují rozsah ochrany uvedený v definici, ale jen objasňují podstatu technického řešení.The drawings which illustrate the technical solution and the following examples of specific embodiments in no way limit the scope of protection given in the definition, but merely illustrate the nature of the technical solution.

Příklady provedení technického řešeníExamples of technical solution

Základním funkčním uzlem předmětného modulárního zařízení pro dálkovou chemickou materiálovou analýzu je transportní modul 2 tvořený blíže neznázoměnou rámovou konstrukcí, která je opatřena rovněž neznázoměnými pojezdovými prostředky, například kolečky, umožňujícími jeho pohyb po povrchu 1_ v libovolném směru, a případně stabilizačními patkami pro zajištění pevné polohy transportního modulu 2 na zvoleném místě tohoto povrchu 1. Transportní modul 2 je osazen vzájemně propojenými základními funkčními členy nutnými pro zajištění realizace dálkové chemické analýzy, a to minimálně napájecím zdrojem 21 laseru, detekční soustavou 22 pro rozklad záření plazmatu dle vlnové délky a jeho záznam, ovládacím a vyhodnocovacím blokem 23 ve formě PC počítače a blokem 24 řídící elektroniky, jak je znázorněno na obr. 1. Transportní modul 2 je kabelově propojen s laserovým modulem 4 sestávajícím z laserové hlavy 41, sloužící jako zdroj laserových pulzů, a ze směrovače 42 opatřeného neznázoměnými standardními funkčními prvky, umožňujícími směrování laserových pulzů buď do dálkového modulu 6 anebo do vláknového modulu 8. Laserový modul 4 je dále vybaven blíže nespecifikovanými fixačními prvky ve formě úchytů, umožňující v závislosti na volbě měřící metody „Stand-Off LIBS“ nebo „Remote LIBS“ jeho variantní rozebíratelné připevnění neznázoměnými fixačními prvky buď k rámové konstrukci transportního modulu 2 anebo do dálkového modulu 6, jak je znázorněno na obr. 2 a obr. 3.The basic functional node of the present modular device for remote chemical material analysis is a transport module 2 formed by a frame structure (not shown) which is also provided with means (not shown) of travel means, for example wheels, allowing its movement on the surface 7 in any direction. the transport module 2 is at a selected location on this surface 1. The transport module 2 is fitted with interconnected basic functional elements necessary for realization of remote chemical analysis, at least by a laser power supply 21, a detection system 22 for plasma radiation according to wavelength and its recording, a control and evaluation block 23 in the form of a PC computer and a control electronics block 24 as shown in FIG. 1. The transport module 2 is wired to a laser module 4 consisting of a laser The laser module 4 is further provided with unspecified fixation elements in the form of grips, enabling the laser pulses to be directed either to the remote module 6 or to the fiber module 8. depending on the choice of the "Stand-Off LIBS" or "Remote LIBS" measurement method, its variant detachable attachment by means of not shown fixtures either to the frame structure of the transport module 2 or to the remote module 6, as shown in Figures 2 and 3.

Dálkový modul 6 pro využití při analýze metodou „Stand-Off LIBS“ při přímé viditelnosti vzorku 10 z transportního modulu 2 je tvořen minimálně dálkovou primární optickou soustavou 61. určenou pro zaostření laserových pulzů 9 na vzorek 10, dálkovou sekundární optickou soustavou 62, obsahující neznázoměný reflexní teleskop a určenou pro sběr emitovaného elektromagnetického záření 11, náhledovou kamerou 63 a sestavou dálkoměru 64, čímž je umožněno zaostřit a směrovat laserové pulzy 9 na povrchu vzorku 10 a zároveň sbírat vzniklé elektromagnetické záření 1T emitované plazmatem. S laserovým modulem 4 je dálkový modul 6 rozpojitelně propojen pomocí spojovacího prvku 12, vedoucího laserové pulzy 9, a s transportním modulem 2 pomocí dálkového sběrného kabelu 13 vedoucího elektromagnetické záření 11. Pro možnost ustavení či rozebíratelného ustavení na rámové konstrukci transportního modulu 2 je dálkový modul 6 vybaven spojovacím členem 7, přičemž transportní modul 2 je opatřen tvarově a rozměrově odpovídající upínací základnou 3.The remote module 6 for use in the stand-off LIBS analysis with direct visibility of the sample 10 from the transport module 2 comprises at least a remote primary optical system 61 intended to focus laser pulses 9 on the sample 10, a remote secondary optical system 62 containing a not shown. a reflective telescope for collecting the emitted electromagnetic radiation 11, the preview camera 63 and the rangefinder assembly 64, thereby enabling the focusing and directing of the laser pulses 9 on the surface of the sample 10 while collecting the generated electromagnetic radiation 1T emitted by the plasma. The remote module 6 is detachably connected to the laser module 4 by means of a link 12 leading the laser pulses 9, and to the transport module 2 by means of a remote collection cable 13 conducting electromagnetic radiation 11. For the possibility of alignment or detachable alignment The transport module 2 is provided with a corresponding clamping base 3 in shape and size.

-3CZ 26536 Ul-3EN 26536 Ul

Vláknový modul 8 pro využití zařízení při analýze metodou „Remote LIBS“ sestává z vláknové primární optické soustavy 81, určené pro zaostření laserového pulzu 9 a vláknové sekundární optické soustavy 82 určené pro sběr emitovaného elektromagnetického záření 11, čímž stejně jako dálkový modul 6 umožňuje zaostřit a směrovat laserové pulzy 9 na povrchu vzorku JO a zároveň sbírat vzniklé elektromagnetické záření 11 emitované plazmatem. S laserovým modulem 4 je vláknový modul 8 rozpojitelně propojen optickým kabelem 14, vedoucím laserové pulzy 9 a s transportním modulem 2 pomocí vláknového sběrného kabelu J_5, vedoucího elektromagnetického záření 11.The Remote LIBS analysis module 8 consists of a fiber primary optical system 81 designed to focus the laser pulse 9 and a fiber secondary optical system 82 for collecting the emitted electromagnetic radiation 11, thereby allowing, like the remote module 6, to focus and direct the laser pulses 9 on the surface of the sample 10 while collecting the generated electromagnetic radiation 11 emitted by the plasma. The fiber module 8 is detachably connected to the laser module 4 by an optical cable 14 guiding the laser pulses 9 and to the transport module 2 by a fiber collecting cable 15 guiding the electromagnetic radiation 11.

Při použití modulárního zařízení pro analýzu metodou „Stand-Off LIBS“ se laserový modul 4 umístí do dálkového modulu 6, jenž se ustaví na rámové konstrukci transportního modulu 2 pomocí spojovacího členu 7 a upínací základny 3. Pomocí ovládacího a vyhodnocovacího bloku 23 se přes směrovač 42 laserového modulu 4 vedou laserové pulzy z laserové hlavy 41 přes dálkovou primární optickou soustavu 6J_ nakonfigurovaného dálkového modulu 6 k povrchu zkoumaného vzorku JO. Elektromagnetické záření 11 emitované vytvořeným plazmatem je sbíráno dálkovou sekundární optickou soustavou 62 a dále směřováno do detekční soustavy 22 transportního modulu 2, pomocí jehož funkčních členů a vyhodnocovacího bloku 23 se vyhodnocuje spektrální charakteristika záření JI.When using the modular stand-off LIBS analysis device, the laser module 4 is placed in the remote module 6, which is mounted on the frame of the transport module 2 by means of the coupling 7 and the clamping base 3. By means of the control and evaluation block 23 42 of the laser module 4 conducts laser pulses from the laser head 41 via the remote primary optical system 61 of the configured remote module 6 to the surface of the sample to be examined. The electromagnetic radiation 11 emitted by the generated plasma is collected by the remote secondary optical system 62 and further directed to the detection system 22 of the transport module 2, by means of whose functional elements and the evaluation block 23 the spectral characteristics of radiation J1 are evaluated.

Při použití modulárního zařízení pro analýzu metodou „Remote LIBS“ se laserový modul 4 umístí do transportního modulu 2. Vláknový modul 8 se pomocí optického kabelu 14 a vláknového sběrného kabelu 15 připojí k transportnímu modulu 2 a k laserovému modulu 4. Pomocí ovládacího a vyhodnocovacího bloku 23 se pomocí směrovače 42 laserového modulu 4 vedou laserové pulzy z laserové hlavy 41 přes vláknovou primární optickou soustavu 81 nakonfigurovaného vláknového modulu 8 k povrchu zkoumaného vzorku 10. Elektromagnetické záření J_J_ emitované vytvořeným plazmatem je sbíráno vláknovou sekundární optickou soustavou 82 a dále směřováno do detekční soustavy 22 transportního modulu 2, pomocí jehož funkčních členů a vyhodnocovacího bloku 23 se vyhodnocuje spektrální charakteristika záření 11.When using a modular "Remote LIBS" analysis device, the laser module 4 is placed in the transport module 2. The fiber module 8 is connected to the transport module 2 and the laser module 4 via the optical cable 14 and the fiber collection cable 15. by means of a laser module router 42, laser pulses from the laser head 41 are routed through the fiber optic system 81 of the configured fiber module 8 to the surface of the sample to be examined 10. The electromagnetic radiation 11 emitted by the generated plasma is collected by the fiber secondary optical system 82 the transport module 2, by means of whose functional elements and the evaluation block 23 the spectral characteristic of the radiation 11 is evaluated.

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Modulární zařízení pro dálkovou chemickou materiálovou analýzu dle předkládaného technického řešení je využitelné v řadě odvětví vědy a průmyslu, například při kontrole kvality a kontaminace materiálů v ocelářském průmyslu a v energetice, při diagnostice životního prostředí, detekci těžkých kovů v biologických vzorcích, detekci nerostů a minerálů v geologii, prvkové analýze ve vesmírném výzkumu nebo v civilní obraně pro detekci látek pří zamoření prostředí.Modular equipment for remote chemical material analysis according to the present technical solution is applicable in many branches of science and industry, for example in quality control and contamination of materials in steel and power industry, in environmental diagnostics, detection of heavy metals in biological samples, detection of minerals and minerals in geology, elemental analysis in space research or civil defense for the detection of substances in environmental contamination.

Claims (7)

NÁROKY NA OCHRANUPROTECTION REQUIREMENTS 1. Modulární zařízení pro dálkovou chemickou materiálovou analýzu se základním funkčním uzlem tvořeným transportním modulem (2), který je jednak opatřen mobilní rámovou konstrukcí osazenou minimálně napájecím zdrojem (21) laseru, detekční soustavou (22), určenou pro rozklad záření plazmatu dle vlnové délky a jeho záznam, ovládacím a vyhodnocovacím blokem (23) ve formě PC počítače a blokem (24) řídící elektroniky, a jednak je propojen s laserovým modulem (4) obsahujícím laserovou hlavu (41), sloužící jako zdroj laserových pulzů, vyznačující se tím, že laserový modul (4) je vybaven směrovačem (42) volitelného směrování laserových pulzů bud do dálkového modulu (6) při provádění analýzy metodou „Stand-Off LIBS“ anebo do vláknového modulu (8) při provádění analýzy metodou „Remote LIBS“.Modular device for remote chemical material analysis with a basic functional node formed by a transport module (2), which is equipped with a mobile frame structure equipped with at least a laser power supply (21), a detection system (22), designed for decomposition of plasma radiation according to wavelength and its recording, a control and evaluation block (23) in the form of a PC computer and a control electronics block (24), and secondly connected to a laser module (4) comprising a laser head (41) serving as a laser pulse source. The laser module (4) is equipped with a router (42) for selectively routing the laser pulses either to the remote module (6) when performing the stand-off LIBS analysis or to the fiber module (8) when performing the remote LIBS analysis. 2. Modulární zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že laserový modul (4) je vybaven fixačními prvky pro variantní rozebíratelné připevnění buď k rámové konstrukci transportního modulu (2) anebo do dálkového modulu (6).Modular device according to claim 1, characterized in that the laser module (4) is provided with fixation elements for a variable detachable attachment either to the frame structure of the transport module (2) or to the remote module (6). -4CZ 26536 Ul-4EN 26536 Ul 3. Modulární zařízení podle nároku 1 a 2, vyznačující se tím, že dálkový modul (6) pro využití při analýze metodou „Stand-Off LIBS“ při přímé viditelnosti vzorku (10) z transportního modulu (2) je tvořen minimálně dálkovou primární optickou soustavou (61), určenou pro zaostření laserových pulzů (9) na vzorek (10), dálkovou sekundární optickou soustavou (62),Modular device according to claims 1 and 2, characterized in that the remote module (6) for use in the stand-off LIBS analysis with direct visibility of the sample (10) from the transport module (2) is formed by at least a remote primary optical a system (61) for focusing the laser pulses (9) on the sample (10) with a remote secondary optical system (62), 4. Modulární zařízení podle nároku 3, vyznačující se tím, že s laserovým modulem (4) je dálkový modul (6) rozpojitelně propojen pomocí spojovacího prvku (12) pro vedení laserových pulzů (9), a s transportním modulem (2) pomocí dálkového sběrného kabelu (13) pro ío vedení elektromagnetické záření (11).Modular device according to claim 3, characterized in that the remote module (6) is removably connected to the laser module (4) by means of a connecting element (12) for guiding the laser pulses (9), and to the transport module (2) by remote collection. a cable (13) for conducting electromagnetic radiation (11). 5. Modulární zařízení podle nároku 3 nebo 4, vyznačující se tím, že pro možnost ustavení či rozebíratelného ustavení na rámové konstrukci transportního modulu (2) je dálkový modul (Modular device according to claim 3 or 4, characterized in that the remote module (2) is a remote module (2) for positioning or detachable alignment on the frame of the transport module (2). 5 určenou pro sběr emitovaného elektromagnetického záření (11), náhledovou kamerou (63) a sestavou dálkoměru (64).5 for collecting emitted electromagnetic radiation (11), a preview camera (63), and a rangefinder assembly (64). 6) vybaven spojovacím členem (7), přičemž je transportní modul (2) opatřen tvarově a rozměrově odpovídající upínací základnou (3).6) equipped with a connecting member (7), wherein the transport module (2) is provided with a corresponding clamping base (3) in shape and size. 15 6. Modulární zařízení podle nároků 1 a 2, vyznačující se tím, že vláknový modul (8) pro využití zařízení při analýze metodou „Remote LIBS“ sestává z vláknové primární optické soustavy (81), určené pro zaostření laserového pulzu (9), a z vláknové sekundární optické soustavy (82), určené pro sběr emitovaného elektromagnetického záření (11).Modular device according to claims 1 and 2, characterized in that the fiber module (8) for the use of the device in the remote LIBS analysis consists of a fiber primary optical system (81) intended to focus the laser pulse (9), and a fiber secondary optical system (82) for collecting emitted electromagnetic radiation (11). 7. Modulární zařízení podle nároku 6, vyznačující se tím, žes laserovým modu20 lem (4) je vláknový modul (8) rozpojitelně propojen optickým kabelem (14) pro vedení laserových pulzů (9) a s transportním modulem (2) pomocí vláknového sběrného kabelu (15) pro vedení elektromagnetického záření (11).Modular device according to claim 6, characterized in that the laser module (4) is detachably connected to the fiber module (8) by an optical cable (14) for conducting the laser pulses (9) and to the transport module (2) by a fiber collection cable (4). 15) for conducting electromagnetic radiation (11).
CZ2013-28571U 2013-10-03 2013-10-03 Modular device for remote chemical material analysis CZ26536U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2013-28571U CZ26536U1 (en) 2013-10-03 2013-10-03 Modular device for remote chemical material analysis

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2013-28571U CZ26536U1 (en) 2013-10-03 2013-10-03 Modular device for remote chemical material analysis

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CZ26536U1 true CZ26536U1 (en) 2014-02-27

Family

ID=50237896

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2013-28571U CZ26536U1 (en) 2013-10-03 2013-10-03 Modular device for remote chemical material analysis

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ26536U1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Misra et al. Pulsed remote Raman system for daytime measurements of mineral spectra
CN102128815B (en) Detection time and position controllable laser induced breakdown spectroscopy detection device
AU2008230034B2 (en) Systems and methods for remote unmanned raman spectroscopy
US7972062B2 (en) Optical positioner design in X-ray analyzer for coaxial micro-viewing and analysis
Marquardt et al. Novel probe for laser-induced breakdown spectroscopy and Raman measurements using an imaging optical fiber
GB2441251A (en) An optical arrangement for a flow cytometer
JP6730551B2 (en) Component analyzer
Rull et al. ExoMars Raman laser spectrometer for Exomars
Perez et al. The supercam instrument on the NASA Mars 2020 mission: optical design and performance
JP2017536550A (en) Integration of fluorescence detection function into absorbance measuring device
CZ304598B6 (en) Modular device for remote chemical material analysis
CN101592609A (en) The device for fast detecting of multichannel Laser-induced Breakdown Spectroscopy
CN101592608A (en) The method for quick of multichannel Laser-induced Breakdown Spectroscopy
CN102621123A (en) Focusing device of handheld Raman spectrometer
Popp et al. Raman spectroscopy breaking terrestrial barriers!
CZ26536U1 (en) Modular device for remote chemical material analysis
RU2719637C1 (en) Method for underwater spectral analysis of sea water and bottom rocks
Chaffee LIBS continues to evolve
JP2010101757A (en) System and method for remote unmanned raman spectroscopy
Fulton Remote detection of explosives using Raman spectroscopy
Hameed et al. Determination of the Fertility of Southern Iraqi Soil Using Laser-Induced Breakdown Spectroscopy System
Bohnert et al. Comparison of collinear and transverse photothermal deflection spectroscopy for trace analysis of pesticides in water
Barefield et al. Application and development of laser induced breakdown spectroscopy (LIBS) instrumentation for international safeguards
Thomason Spectroscopy takes security into the field
ES2443034B2 (en) Portable laser-induced plasma spectroscopy system for analysis of solids immersed in liquids

Legal Events

Date Code Title Description
FG1K Utility model registered

Effective date: 20140227

MK1K Utility model expired

Effective date: 20171003