一种基于共振激发的LIBS光谱信号增强方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于共振激发的LIBS光谱信号增强方法及系统，属于光学发射光谱领域，其中系统包括氨气输送子系统、固体激光器、与固体激光器相对设置的阻断、波长可调谐激光器、与波长可调谐激光器相对设置的激光功率能量计、光栅光谱仪、由固体激光器外部触发的增强电荷耦合器探测器和计算机，计算机用于设置等离子体瞬态图像采集的延时时间并存储等离子体瞬态图像以及对光谱信息进行处理，生成并存储待测气体的光谱强度图像。本发明专利技术通过波长可调谐激光器产生泵浦激光束，发生共振激发作用，共振激发导致等离子体信号增强，使得氨气检测灵敏度大幅度提高，降低氨气检出限，提高了气体检测的灵敏度，以达到环境监控等领域的实际应用的要求。

A method and system of LIBS spectral signal enhancement based on resonance excitation

【技术实现步骤摘要】
一种基于共振激发的LIBS光谱信号增强方法及系统
本专利技术涉及光学发射光谱
，特别是涉及一种基于共振激发的LIBS光谱信号增强方法及系统。
技术介绍
氨气是一种无色有刺激性的气体，会对人的嗅觉产生刺激，造成心理和生理的不适和危害，是《恶臭污染物排放标准》(GB14554—93)中八种恶臭气体之一，是大气成分中含量仅次于N2和N2O的含氮化合物，也是大气成分中最丰富的碱性痕量气体。随着工业发展，电力、化工、冶金、制药、焚烧垃圾等工业过程在化学反应时产生的氨气作为危险源之一，必须对其进行有效检测及防控，减少对周围环境的危害及对人员的伤害。激光诱导击穿光谱(Laser-InducedBreakdownSpectroscopy，LIBS)作为一种光学发射光谱技术，已广泛应用于固体、液体和气体的元素组成测定。在LIBS中，脉冲激光束聚焦于局部击穿目标材料，并在冷却过程中诱导等离子体发射出化学元素特征光子。将收集到的等离子体发射光耦合到光谱仪中进行光谱分析，提供有关材料元素组成的定性或定量信息。LIBS技术的特点包括无样品制备、近无损分析、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于共振激发的LIBS光谱信号增强系统，其特征在于，包括：/n氨气输送子系统(1)，用于提供待测气体；/n固体激光器(2)，用于产生高能激光束，且高能激光束通过第一聚焦镜(3)聚焦于待测气体上，产生等离子体(4)；/n与固体激光器(2)相对设置的阻断(5)，用于阻断穿过待测气体的激光；/n波长可调谐激光器(6)，用于产生波长可调谐激光束，波长可调谐激光束经过第一反射镜(7)、第二反射镜(8)和第二聚焦镜(9)聚焦到高能激光束的光斑上，且波长可调谐激光束的光束方向与高能激光束的光束方向垂直，波长可调谐激光束对待测气体进行共振激发，使待测气体产生共振吸收，以提高光谱信号强度；/n与波长可调...

【技术特征摘要】
1.一种基于共振激发的LIBS光谱信号增强系统，其特征在于，包括：
氨气输送子系统(1)，用于提供待测气体；
固体激光器(2)，用于产生高能激光束，且高能激光束通过第一聚焦镜(3)聚焦于待测气体上，产生等离子体(4)；
与固体激光器(2)相对设置的阻断(5)，用于阻断穿过待测气体的激光；
波长可调谐激光器(6)，用于产生波长可调谐激光束，波长可调谐激光束经过第一反射镜(7)、第二反射镜(8)和第二聚焦镜(9)聚焦到高能激光束的光斑上，且波长可调谐激光束的光束方向与高能激光束的光束方向垂直，波长可调谐激光束对待测气体进行共振激发，使待测气体产生共振吸收，以提高光谱信号强度；
与波长可调谐激光器(6)相对设置的激光功率能量计(10)，用于测量波长可调谐激光束的功率，以检测到共振激发下波长可调谐激光器(6)的共振激发激光波长；
光栅光谱仪(11)，用于收集在共振激发激光波长下经准直镜(12)、增强型接收探头(13)和光纤(14)入射的等离子体发射光，并将采集到的光谱信息发送至计算机(15)；
由固体激光器(2)外部触发的增强电荷耦合器探测器(16)，用于时间同步和采集等离子体瞬态图像；
分别与光栅光谱仪(11)和增强电荷耦合器探测器(16)连接的计算机(15)，用于设置等离子体瞬态图像采集的延时时间并存储等离子体瞬态图像，以及对光谱信息进行处理，生成并存储待测气体的光谱强度图像。


2.根据权利要求1所述的基于共振激发的LIBS光谱信号增强系统，其特征在于，
准直镜(12)和增强电荷耦合器探测器(16)分别位于高能激光束的两侧，且准直镜(12)的光轴分别与高能激光束和波长可调谐激光束呈45°夹角，增强电荷耦合器探测器(...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨光，杨媛如，陈冠宇，杨云瑞，田地，邱春玲，姚立，李春生，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22