一种光声式激光击穿检测装置，包括检测光路系统和电学系统；其中检测光路系统包括光声吸收腔、激发光源和检测光源，所述光声吸收腔内设置样品池和微音探测器；工作时，在样品池中放置待测物质，激发光聚焦入射到待测物质上，待测物质由于吸热而形成纳米粒子云团并扩散到腔中，检测光入射到光声池中被纳米粒子云团中的成分吸收而产生光声效应，通过微音探测器探测到的声波强度而推算云团中物质的含量，进而推算待测物质中某一成分的含量。因工作时先将光声吸收腔中被抽真空，被激发的纳米粒子云团在腔中扩散且气压很小，所以谱线加宽效应很小，被探测的谱线容易和其他谱线区分，且低气压状态下的噪声很小，具有高灵敏度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光谱测量
，特别是一种使用光声光谱法的激光诱导击穿检测 装置，适用于物质浓度定量分析。
技术介绍
激光诱导击穿光谱法是一种激光烧灼式光谱分析方法，激光经过透镜聚焦到待测 物质上（可以是固体、液体或气体），当激光的能量密度大于待测样品击穿阈值时，先会产 生纳米粒子云团，激光继续照射就会产生等离子体，这种等离子体的局部能量密度及温度 非常高，用光谱仪收集待测样品等离子体表面产生的发射谱线的信号，就可以根据发射谱 线的强度而定量分析里面物质的浓度。 光声光谱法一种基于光声效应发展起来的光谱技术。用一束强度可调制的单色光 照射到密封于光声池中的样品上，样品吸收光能，并以释放热能的方式退激，释放的热能使 样品和周围介质按光的调制频率产生周期性加热，从而导致介质产生周期性压力波动，这 种压力波动可用灵敏的微音器检测，并通过放大得到光声信号，这就是光声效应。若入射单 色光波长可变，则可测到随波长而变的光声信号图谱，即为光声光谱。 目前的使用激光诱导击穿光谱法的检测极限为ppm量级，存在检测灵敏度较低的 问题。而使用光声光谱法检测气体其检测灵敏度可以达到PPb甚至PPt量级，但如果直接 检测固体物质，则由于存在谱线加宽而导致检测灵敏度下降以及谱线难以区分。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种适用性广并具有高检测极 限的光声式激光击穿检测装置。 为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案为： 一种光声式激光击穿检测装置，包括检测光路系统和电学系统，所述检测光路系 统包括光声吸收腔、激发光源和检测光源，其中： 所述光声吸收腔包括腔体、入射窗口、激发聚光窗口、样品池以及气口，腔体可以 是圆柱状，也可以是球状等其它适合的形状；腔体上设置可关闭的气口，前端设置入射窗口 供检测光入射，关闭气口后形成密闭腔；腔体中段上方留有激发聚光窗口，样品池位于腔体 中，与激发聚光窗口相对，待测物质置于样品池中；所述激发光源出射的激发光后对准样品 池；所述检测光源出射的检测光经过检测光聚焦透镜后自入射窗口入射光声吸收腔。 所述电学系统包括激发光源控制器、检测光源控制器、微音探测器、信号放大单元 和主机，其中：所述激发光源控制器连接控制激发光源；检测光源控制器连接控制检测光 源，所述主机连接控制激发光源控制器和检测光源控制器；所述微音探测器嵌置于所述光 声吸收腔的腔体中，微音探测器通过信号放大单元连接主机信号输入端。 优选的，所述激发光源使用脉冲激光光源。激发光源可以是紫外光源、可见光源或 者红外光源，波段不受限制；可以是固体激光器，半导体激光器，气体激光器；可以是连续 光源，也可以是脉冲光源，但以脉冲光源为佳。 优选的，所述检测光源为激光器、空心阴极灯或氙灯，也可以使其他光源，波段不 受限制。 优选的，所述光声吸收腔在激发光入射前为真空状态。 优选的，所述样品池为可升降的移动样品池，可调整待测物质位置。 优选的，在检测光聚焦透镜和入射窗口间设置有斩波器。斩波器的作用是提供调 制信号给检测光源，周期性调制检测光源的输出光频率。 进一步优选的，信号放大单元包括前置放大器和锁相放大器，所述微音探测器连 接前置放大器，所述锁相放大器输入端连接前置放大器和斩波器，输出端连接主机；斩波器 对检测光进行斩波，使得检测光有一定的规律，然后该信号由斩波器输入到锁相放大器的 参考信号输入端，另外一路的微音探测器检测到的信号通过前置放大器把信号放大并输入 到锁相放大器中，锁相放大器根据斩波器输入的信号规律对由前置放大器输入的信号进行 提取，这样信噪比就得到提高，探测灵敏度更高。 本专利技术采用的技术方案原理为：在一个光声池中放置待测物质，激发光聚焦入射 到待测物质上，待测物质由于吸热而形成纳米粒子云团并扩散到腔中，检测光入射到光声 池中被纳米粒子云团中的成分吸收而产生光声效应，通过微音探测器探测到的声波强度而 推算云团中物质的含量，进而推算待测物质中某一成分的含量。 本专利技术技术方案的有益效果为：利用光声效应提高了激光诱导击穿检测极限，且 克服了现有光声光谱法不适用于固体检测的问题，保证了检测的灵敏度。【附图说明】 图Ia为本专利技术检测装置光声吸收腔结构正视图； 图Ib为本专利技术检测装置光声吸收腔结构仰视图； 图2为本专利技术光声式激光击穿检测装置系统结构示意图。 其中： 1 :光声吸收腔；1-0 :腔体；1-1 :入射窗口；1-2 :出射窗口；1-3 :激发聚光窗口； 1-4 :移动样品池；1-5 :气口；2 :激发光源；2-1 :激发光源控制器；3 :检测光源；3-1 :检测 光源控制器；3-2 :检测光聚焦透镜；4 :斩波器；5 :微音探测器；6 :信号放大单元；6-1 :前 置放大器；6-2 :锁相放大器；7 :主机；8 :待测物质； A :激发光；B :检测光。【具体实施方式】 以下结合附图通过实施例对本专利技术做进一步说明，以便更好地理解本专利技术。 实施例1 图2所示为检测装置整体结构，微音探测器5检测到的信号通过前置放大器6-1 把信号放大，斩波器4的作用是提供调制信号给检测光源3,周期性调制检测光源3的输出 光频率。前置放大器6-1和斩波器4的信号同时输入到锁相放大器6-2中，锁相放大器6-2 的信号输出到主机7中进行数据采集，同时主机7还与光源控制器1和光源控制器2相连， 通过光源控制器可以控制两个光源的开关时间。 图Ia和Ib所示为光声吸收腔1的具体结构，其中光声吸收腔1两端嵌置相对的 入射窗口 1-1和出射窗口 1-2以供检测光穿过，本专利技术采用光声吸收方式，因此也可省去出 射窗口 1-2。待测物质8放置于腔体1-0内的移动样品池1-4中，工作前光声吸收腔1被抽 真空以防止空气中其它成分的干扰；激发光A通过腔体1-0中段上部的激发聚光窗口 1-3 而聚焦到标准样当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种光声式激光击穿检测装置，包括检测光路系统和电学系统，其特征在于：所述检测光路系统包括光声吸收腔(1)、激发光源(2)和检测光源(3)，其中：所述光声吸收腔(1)包括腔体(1‑0)、入射窗口(1‑1)、激发聚光窗口(1‑3)、样品池以及气口(1‑5)；腔体(1‑0)上设置可关闭的气口(1‑5)，前端设置入射窗口(1‑1)，关闭气口(1‑5)后形成密闭腔；腔体(1‑0)中段上方留有激发聚光窗口(1‑3)，样品池位于腔体(1‑0)中，与激发聚光窗口(1‑3)相对，待测物质(8)置于样品池中；所述激发光源(2)出射的激发光(A)光路穿过所述激发聚光窗口(1‑3)后对准所述样品池；所述检测光源(3)出射的检测光(B)光路经过检测光聚焦透镜(3‑2)后自入射窗口(1‑1)入射光声吸收腔(1)；所述电学系统包括激发光源控制器(2‑1)、检测光源控制器(3‑1)、微音探测器(5)、信号放大单元(6)和主机(7)，其中：所述激发光源控制器(2‑1)连接控制激发光源(2)；检测光源控制器(3‑1)连接控制检测光源(3)；所述主机(7)连接控制激发光源控制器(2‑1)和检测光源控制器(3‑1)；所述微音探测器(5)嵌置于所述腔体(1‑0)中，微音探测器(5)通过信号放大单元(6)连接主机(7)信号输入端。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王欢，陈昱，李建春，
申请(专利权)人：南京先进激光技术研究院，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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