本发明专利技术涉及一种新型便携化激光光谱诱导检测系统，属于激光检测技术领域。通过亚纳秒激光的超短脉冲激光使物质表面产生一定强度的等离子体光谱，再对光谱进行分析即可得到物质的组成成分。其特征在于，系统包括光纤耦合的亚纳秒脉冲激光器、信号采集光纤、C-T结构光栅光谱仪、数据处理和显示系统，电池模块等，能够实现对金属、矿物、土壤等各类固体和粉末物质的接触式测量，并对测量物质中的元素含量如铁、镍、铜、镁、磷、硫、碳等20余种成分的精确检测。本发明专利技术无需任何激光脉冲触发延迟设计，通过简单的光路和结构就可以实现各类固体和粉末等物质成分的实时检测，操作简单，测量速度快。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种新型便携化激光诱导光谱检测系统，适用于对金属、矿物、土壤等各类固体、粉末等物质的元素含量进行接触式测量与分析，属于激光检测
技术介绍
激光诱导光谱法(LIBS)是测试样品组成的一种方法，使用激光脉冲在样品表面产生等离子体，它包含代表该样品元素组成的等离子体混合物，通过分析等离子体的光谱而得到该样品的元素组成。传统的LIBS技术，使用高能脉冲或连续激光器，对样品表面进行照射产生高温等离子体，在等离子体光谱中除包含样品元素特征谱线外，还包含了强烈的连续光谱(约几十纳秒)。这样传统LIBS就需要在探测系统中使用积分延迟来避开连续光谱的影响，但是由于测量样品的种类和形态不同，连续光谱持续的时间也有所不同，因此传统的LIBS技术往往由于受到激光散射和连续谱的影响而难以实现痕量和精确定量分析。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种新型便携化激光诱导光谱检测系统，通过采用一种光纤耦合的亚纳秒的超短脉冲激光，使物质表面产生温度较低的等离子体光谱，从而有效抑制了连续谱强度，大大提高了整个LIBS系统的信噪比，不再需要探测系统进行任何积分延迟设计，通过简单小型化的光路和结构就可以实现各类固体物质成分的实时检测与分析。该检测系统包括:1.超短脉冲激光器，其作用是通过光纤引导，将脉冲激光束直接照射在样品表面上，产生一定强度的等离子体；2.分光与探测系统，通过耦合的光纤引导，将光源激发的等离子光谱直接引导至微型分光光室系统，并通过CCD探测器接收光谱信息；3.控制与数据处理和显示模块，其作用是控制激光脉冲的激发时间以及探测系统的积分时间，并对高信噪比的光谱信息和强度进行分析，从而得到样品的元素含量信息，并显示;4.电源，为脉冲激光器和其他部件提供稳定的电源；5.将上述部件连接起来的光纤，系统采用光纤传导，接触式测量，照射与接收的光纤头始终与样品表面保持在一定距离内，从而实现各个部分相对固定的空间关系。为了实现便携化的目标，将整机的重量限制在2公斤以下，使用微型的脉冲激光器模块外，我们还使用了小型化的分光系统，采用C-T结构光分光，高性能的Li离子电池作为电源。在一个实施例中，还可以使用平场光栅作为微型分光系统的核心。由此，根据上述方法设计的便携化激光诱导光谱检测系统，包含以下几个部分:亚纳秒脉冲激光器、光学路径(光纤)、分光与探测(光栅光谱仪)、控制与数据处理和显示，电池模块等(如图1)。【附图说明】:图1为便携化LIBS系统的实施结构略图。1.亚纳秒激光器；2.微型光谱仪；3.光纤引导系统；4.控制与数据处理和显示模块；5.电池模块。【具体实施方式】通过微型化的超短脉冲亚纳秒激光器1，重复频率5KHz，脉冲宽度1.5纳秒，脉冲能量40uJ，在物质表面产生一定强度的等离子体，从而获得高信噪比的光谱信号。而C-T结构的微型光谱仪2则实现了对特定波段的高信噪比光谱信号的分析与处理。光纤引导系统3，通过耦合链接激光器和光谱仪，同时以接触式测量样品表面，这样就保证了整个光学路径的相对一致性，获取的等离子体强度稳定，且受外界大气的影响因素很小。控制与数据处理和显示模块4则对光谱分析的结果进行处理并通过显示屏直观的显示样品元素含量。电池模块5使用高性能Li离子电池，为整个系统稳定的电源，系统的总重量可低于2公斤，从而实现真正的手持式激光元素分析。【主权项】1.一种便携化激光诱导光谱检测系统，包括 超短脉冲激光器； 分光与探测系统； 控制与数据处理和显示模块； 电源模块；以及 将上述部件连接起来的光纤。2.如权利要求1所述的一种便携化激光诱导光谱检测系统，其特征在于所述超短脉冲激光器使用高重复频率的亚纳秒脉冲激光器，其脉冲宽度为1-2纳秒，重复频率为5-lOKHz，单个脉冲能量为30-50uJ。3.如权利要求1或2所述的一种便携化激光诱导光谱检测系统，其特征在于所述超短脉冲激光器和分光与探测系统均采用光纤耦合设计。4.权利要求1或2所述的一种便携化激光诱导光谱检测系统，其特征在于所述分光与探测系统使用微型分光光谱仪，其有效谱段范围为200-400nm，采用C-T结构分光或平场光栅形式分光。【专利摘要】本专利技术涉及一种新型便携化激光光谱诱导检测系统，属于激光检测
通过亚纳秒激光的超短脉冲激光使物质表面产生一定强度的等离子体光谱，再对光谱进行分析即可得到物质的组成成分。其特征在于，系统包括光纤耦合的亚纳秒脉冲激光器、信号采集光纤、C-T结构光栅光谱仪、数据处理和显示系统，电池模块等，能够实现对金属、矿物、土壤等各类固体和粉末物质的接触式测量，并对测量物质中的元素含量如铁、镍、铜、镁、磷、硫、碳等20余种成分的精确检测。本专利技术无需任何激光脉冲触发延迟设计，通过简单的光路和结构就可以实现各类固体和粉末等物质成分的实时检测，操作简单，测量速度快。【IPC分类】G01N21-63【公开号】CN104730040【申请号】CN201310695255【专利技术人】王宏 【申请人】王宏【公开日】2015年6月24日【申请日】2013年12月18日本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种便携化激光诱导光谱检测系统，包括超短脉冲激光器；分光与探测系统；控制与数据处理和显示模块；电源模块；以及将上述部件连接起来的光纤。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王宏，
申请(专利权)人：王宏，
类型：发明
国别省市：北京;11
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