振动光路组件及具有该组件的激光诱导击穿光谱仪制造技术

本发明专利技术公开一种振动光路组件及具有该组件的激光诱导击穿光谱仪，振动光路组件包括光学平台、悬臂、振动发生装置以及光学透镜；悬臂至少包括设于光学平台上的竖臂和设于竖臂上的横臂，竖臂与横臂的至少其中之一为弹性材质；振动发生装置设于悬臂且配置为可调节地产生一第一振动；光学透镜设于悬臂且配置为供光线穿过而形成光斑；第一振动经由悬臂传递至光学透镜而产生一第二振动，光线穿过振动的光学透镜而产生光斑移动现象。本发明专利技术利用悬臂将振动发生器产生的振动传递至光学透镜，使光线经光学透镜的光学传递而在被测物质表面形成光斑产生光斑移动现象，其能够增大采样面积和维持稳定的等离子体的生成，使重复度和准确度俱佳的定量分析成为可能。

Vibration optical path assembly and laser induced breakdown spectrometer with the assembly

The invention discloses a vibrating optical path assembly and a laser-induced breakdown spectrometer with the assembly, which comprises an optical platform, a cantilever, a vibration generating device and an optical lens; the cantilever comprises at least a vertical arm on the optical platform and a horizontal arm on the vertical arm, and at least one of the vertical arm and the horizontal arm is a bullet. The vibration generator is mounted on a cantilever and is configured to produce a first vibration adjustably; the optical lens is mounted on the cantilever and is configured for light to pass through to form a spot; the first vibration is transmitted to the optical lens through the cantilever to produce a second vibration, and the light passes through the vibrating optical lens to produce a spot movement phenomenon. The invention uses a cantilever to transmit the vibration generated by a vibration generator to an optical lens, so that light rays can be transmitted through the optical lens to form a spot on the surface of the substance under test to produce a spot movement phenomenon, which can increase the sampling area and maintain stable plasma generation, so as to make quantitative analysis with good repeatability and accuracy. It is possible.

【技术实现步骤摘要】
振动光路组件及具有该组件的激光诱导击穿光谱仪
本专利技术涉及光谱分析
，具体而言，涉及一种振动光路组件及具有该结构的光谱仪。
技术介绍
激光诱导击穿光谱(LaserInducedBreakdownSpectroscopy，简称LIBS)是光谱分析领域一种新兴的分析手段。现有的激光诱导击穿光谱仪的原理通常来说，可以概括为基于原子发射光谱的，对被测物质成分进行定性定量分析的分析方法。其中，上述被测物质可以是固态、液态或气态。例如，当被测物质是固态时，一束高能的脉冲激光通过光学方法聚焦到固态的被测物质的表面，将一小部分被测物质气化并剥离其表面，形成等离子体，即等离子态的被测物质。在脉冲激光终止发射后，该等离子态的被测物质迅速冷却，电子在回迁至基态过程中将多余能量以光子形式释放。基于不同原子的发射光子能量不同的原理，上述光子被光谱仪采集后分光成为它们特定的原子发射谱图。该原子发射谱图中不同的特征峰对应特定的波长，而特征峰的大小对应于该元素或者原子的浓度，从而成为进行定性定量分析的基础。基于上述光谱分析原理，相关领域的技术人员对激光诱导击穿光谱仪的光路设计进行了一些探索和尝试，例如：在公开号为WO2013083950的PCT国际申请专利中，提出了通过一个可以往复移动的支撑使整个光学平台绕一根转动轴转动的技术方案，以此实现相对于材料表面的水平移动。然而，在其公开的技术方案中，由于光学平台比较沉重，被设置用于推动光学平台的机械结构具有较大的体积，无法实现快速的往复移动，而只能提供给光学平台一个低速且朝向一个方向的平移功能。在公开号为US7595873的美国专利中，提出了基于一块或者两块转动的反射镜，通过不同的反射角度来移动光斑位置的技术方案。然而，在其公开的技术方案中，受其设计思路所限，反射镜的转动速度比较缓慢，且需要复杂的电机系统进行驱动。在公开号为US20140198367的美国专利中，提出了将光学器件固定在一个XY平台上，并通过该平台的平移来移动光斑的技术方案。然而，在其公开的技术方案中，受限于平台的体积和重量，无法实现快速的往复运动。在公开号为US8436991的美国专利中，提出了基于两块抛物柱面镜的光路设计的技术方案，其中一块可以旋转，以此实现会聚光焦点的移动。该技术方案与公开号为US7595873的专利的技术方案较为相似，区别为反射面由平面改为曲面。因此，反射镜的转动速度依然比较缓慢，且依然需要复杂的电机系统进行驱动。在公开号US6057947的美国专利中，提出了通过倾斜一个反射镜来移动光路的技术方案。该技术方案与公开号为US7595873和US8436991的两篇专利的技术方案较为相似，也并未克服上述技术方案具有的缺陷，且结构较为复杂。综上所述，在现有的针对激光诱导击穿光谱仪的光路设计方案中，实现光斑移动所需的机械结构体积较大，移动速率较低，无法实现高频率的往复运动。另外，上述技术方案普遍存在机构复杂，所需的驱动功耗要求较高的缺陷。因此，在现今激光诱导击穿光谱仪的小型化趋势下，例如小型化的手持式激光诱导击穿光谱仪的光路设计中，现有的相关光路设计方案均无法实现快速往复的光斑移动，且无法适应小型化对机构体积和复杂程度的要求。
技术实现思路
本专利技术的一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种能够提供快速往复振动且体积较小的振动光路组件。本专利技术的另一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种具有光斑移动功能且体积较小的激光诱导击穿光谱仪。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：根据本专利技术的一个方面，提供一种振动光路组件，用于供光线穿过并形成光斑，其中，所述振动光路组件包括光学平台、悬臂、振动发生装置以及光学透镜；所述悬臂至少包括设于所述光学平台上的竖臂和设于所述竖臂上的横臂，所述竖臂与横臂的至少其中之一为弹性材质；所述振动发生装置设于所述悬臂且配置为可调节地产生一第一振动；所述光学透镜设于所述悬臂且配置为供所述光线穿过而形成所述光斑；其中，所述第一振动经由所述悬臂传递至所述光学透镜而产生一第二振动，所述光线穿过振动的所述光学透镜而产生光斑移动现象。根据本专利技术的其中一个实施方式，所述竖臂垂直于所述光学平台，所述横臂平行于所述光学平台，所述竖臂的顶部连接于所述横臂的延伸方向上的中部位置，所述振动发生装置和所述光学透镜分别设于所述横臂的临近其两端部的位置，所述横臂为弹性材质。根据本专利技术的其中一个实施方式，所述竖臂为弹性材质。根据本专利技术的其中一个实施方式，定义所述光线的光线入射方向平行于所述光学平台，所述第一振动和所述第二振动的方向均垂直于所述光学平台且垂直于所述光线入射方向，或者，所述第一振动和所述第二振动的方向均平行于所述光学平台且垂直于所述光线入射方向。根据本专利技术的其中一个实施方式，所述竖臂垂直于所述光学平台，所述横臂设于所述竖臂一侧且平行于所述光学平台，定义所述光线的光线入射方向平行于所述光学平台，所述横臂垂直于所述光线入射方向，所述光学透镜设于所述竖臂，所述横臂和所述竖臂为弹性材质。根据本专利技术的其中一个实施方式，所述第一振动的方向垂直于所述光学平台且垂直于所述光线入射方向，所述第二振动的方向平行于所述光学平台且垂直于所述光线入射方向。根据本专利技术的其中一个实施方式，所述光学透镜设于所述竖臂的顶部。根据本专利技术的其中一个实施方式，所述横臂设于所述横臂连接于所述竖臂的高度方向上的中部位置。根据本专利技术的其中一个实施方式，所述光学透镜设于所述竖臂的连接有所述横臂的一侧；或者，所述光学透镜设于所述竖臂的连接有所述光学透镜的相反一侧。根据本专利技术的其中一个实施方式，所述竖臂的顶部连接于所述横臂的延伸方向上的中部位置，所述振动发生装置和所述光学透镜分别设于所述横臂的临近其两端部的位置；其中，所述横臂与所述光学平台之间具有一倾斜夹角，所述横臂为弹性材质。根据本专利技术的其中一个实施方式，所述竖臂为弹性材质。根据本专利技术的其中一个实施方式，所述竖臂包括垂直于所述光学平台的第一分臂和第二分臂，所述第一分臂设于所述光学平台，所述第二分臂配置为沿垂直于所述光学平台的方向相对所述第一分臂可调节地升降，所述第二分臂连接于所述横臂的延伸方向上的中部位置，所述振动发生装置和所述光学透镜分别设于所述横臂的临近其两端部的位置，所述横臂为弹性材质。根据本专利技术的其中一个实施方式，所述第一分臂设有第一定位结构，所述第二分臂设有与所述第一定位结构配合的第二定位结构，以在所述第二分臂调整至相对于所述第一分臂的不同位置时，将所述第二分臂与所述第一分臂相互定位。根据本专利技术的其中一个实施方式，所述第一分臂与所述第二分别可相对转动。根据本专利技术的其中一个实施方式，所述横臂具有本体部和连接部，所述连接部连接于所述本体部的延伸方向上的中部位置且向所述第二分臂延伸，所述横臂的所述本体部经由所述连接部连接于所述第二分臂。根据本专利技术的其中一个实施方式，所述竖臂设有第三定位结构，所述光学平台上设有多组第四定位结构，以在所述悬臂调整至所述光学平台的不同位置时，将所述竖臂与所述光学平台相互定位。根据本专利技术的其中一个实施方式，所述悬臂的所述竖臂和/或所述横臂为簧片。根据本专利技术的其中一个实施方式，所述振动发生装置为纽扣式振动发生器。根据本专利技术的另一个方面，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种振动光路组件，用于供光线穿过并形成光斑，其特征在于，所述振动光路组件包括：光学平台；悬臂，至少包括设于所述光学平台上的竖臂和设于所述竖臂上的横臂，所述竖臂与横臂的至少其中之一为弹性材质；振动发生装置，设于所述悬臂且配置为可调节地产生一第一振动；以及光学透镜，设于所述悬臂且配置为供所述光线穿过而形成所述光斑；其中，所述第一振动经由所述悬臂传递至所述光学透镜而产生一第二振动，所述光线穿过振动的所述光学透镜而产生光斑移动现象。

【技术特征摘要】
1.一种振动光路组件，用于供光线穿过并形成光斑，其特征在于，所述振动光路组件包括：光学平台；悬臂，至少包括设于所述光学平台上的竖臂和设于所述竖臂上的横臂，所述竖臂与横臂的至少其中之一为弹性材质；振动发生装置，设于所述悬臂且配置为可调节地产生一第一振动；以及光学透镜，设于所述悬臂且配置为供所述光线穿过而形成所述光斑；其中，所述第一振动经由所述悬臂传递至所述光学透镜而产生一第二振动，所述光线穿过振动的所述光学透镜而产生光斑移动现象。2.根据权利要求1所述的振动光路组件，其特征在于，所述竖臂垂直于所述光学平台，所述横臂平行于所述光学平台，所述竖臂的顶部连接于所述横臂的延伸方向上的中部位置，所述振动发生装置和所述光学透镜分别设于所述横臂的临近其两端部的位置，所述横臂为弹性材质。3.根据权利要求2所述的振动光路组件，其特征在于，所述竖臂为弹性材质。4.根据权利要求2所述的振动光路组件，其特征在于，定义所述光线的光线入射方向平行于所述光学平台，所述第一振动和所述第二振动的方向均垂直于所述光学平台且垂直于所述光线入射方向，或者，所述第一振动和所述第二振动的方向均平行于所述光学平台且垂直于所述光线入射方向。5.根据权利要求1所述的振动光路组件，其特征在于，所述竖臂垂直于所述光学平台，所述横臂设于所述竖臂一侧且平行于所述光学平台，定义所述光线的光线入射方向平行于所述光学平台，所述横臂垂直于所述光线入射方向，所述光学透镜设于所述竖臂，所述横臂和所述竖臂为弹性材质。6.根据权利要求5所述的振动光路组件，其特征在于，所述第一振动的方向垂直于所述光学平台且垂直于所述光线入射方向，所述第二振动的方向平行于所述光学平台且垂直于所述光线入射方向。7.根据权利要求5所述的振动光路组件，其特征在于，所述光学透镜设于所述竖臂的顶部。8.根据权利要求5所述的振动光路组件，其特征在于，所述横臂设于所述横臂连接于所述竖臂的高度方向上的中部位置。9.根据权利要求5所述的振动光路组件，其特征在于，所述光学透镜设于所述竖臂的连接有所述横臂的一侧；或者，所述光学透镜设于所述竖臂的连接有所述光学透镜的相反一侧。10.根据权利要求1所述的振动光路组件，其特征在于，所述竖臂的顶部连接于所述横臂的延伸方向上的中部位置，所述振动发生装置和所述光学透镜分别设于所述横臂的临近其两端部的位置；其中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙嵘，郭伟，
申请(专利权)人：苏州星帆华镭光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32