激光诱导击穿光谱扫描分析仪制造技术

本申请实施例公开了一种激光诱导击穿光谱扫描分析仪，包括：脉冲激光器(1)，机械快门(2)，扩束器(3)，光电探测器(4)，二向色镜(5)，光纤耦合器(6)，光纤(7)，光谱仪(8)，分光片(9)，聚焦镜头(12)，激光定位器(16)，三维电动位移台(17)，电缆(18)，该激光诱导击穿光谱扫描分析仪具有实时、高通量、多元素同时探测等优点，集合了元素探测、光谱识别、显微成像、自动对焦等功能，可实现全程无人值守的自动化扫描，通过样品表面的逐点探测实现元素分析，可视化再现多成分的二维平面分布，建立元素与结构的联系，可望在地质、生物、材料等学科获得广泛应用。

【技术实现步骤摘要】
激光诱导击穿光谱扫描分析仪
本申请涉及光电无损检测
，特别是涉及一种激光诱导击穿光谱扫描分析仪。
技术介绍
激光诱导击穿光谱技术(Laser-inducedbreakdownspectroscopy，简称LIBS)是通过聚焦脉冲激光实现物质的激光烧蚀，产生发光等离子体，以等离子体的特征辐射完成物质元素成分探测与分析的光谱技术，与其他光谱技术比较，具有实时、在线、多元素检测、无需样品预处理等优点。与扫描装置对接后，由LIBS单点探测可推进为多点元素成分分析，进而由点及面实现面阵的扫描式成分检测，在样品表面高效完成表面高空间分辨的元素成分分布的定性定量分析。现有的LIBS光谱扫描分析仪多是使用单独的时序控制单元，完成激光触发发射、光谱仪探测采集、电动位移台的运动等操作，为保证检测结果的稳定性和重复性，往往采用高品质的主动调Q激光器，成本较高，对电子控制要求较高。因此，需要研发一种基于被动调Q激光器的低成本激光诱导击穿光谱扫描分析仪，能够在不改变扫描系统基本功能的情况下，不需要单独的时序控制单元完成高稳定性和高重复性的LIBS扫描探测与分析。
技术实现思路
本申请实施例中提供了一种激光诱导击穿光谱扫描分析仪，能够可实现闭环控制，完成指定样品区域的面阵扫描与探测分析。第一方面，本申请实施例提供了一种激光诱导击穿光谱扫描分析仪，包括：脉冲激光器1，机械快门2，扩束器3，光电探测器4，二向色镜5，光纤耦合器6，光纤7，光谱仪8，分光片9，聚焦镜头12，激光定位器16，三维电动位移台17，电缆18；其中，所述脉冲激光器1用于发出激光，所述机械快门2通过开合控制所述脉冲激光器1发出的激光进入所述扩束器3，所述扩束器3用于对所述激光进行扩束，所述二向色镜5用于将扩束的激光分为第一透射激光光束和第一散射激光光束；所述第一透射激光光束通过所述分光片9和聚焦镜头12聚焦于所述三维电动位移台17，所述三维电动位移台17用于放置待检测物体，所述聚焦镜头12用于将激光聚焦于待测物体表面产生等离子体，所述等离子体发出LIBS信号光，所述LIBS信号光通过所述聚焦镜头12和所述分光片9分为第二透射光束和第二反射光束，所述第二透射光束经所述二向色镜5反射后的信号光由所述光纤耦合器6进行收集，所述光纤耦合器6采集的信号经过光纤7传到后进入光谱仪8，所述光谱仪8用于进行光谱探测；经过所述二向色镜5反射出第一散射激光光束由所述光电探测器4进行探测并转换为电信号，所述电信号由所述电缆18传输至所述光谱仪8，所述光谱仪8用于在所述电信号的外部触控下进行光谱探测。结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述激光诱导击穿光谱扫描分析仪还包括：喷嘴15，所述喷嘴15用于在与喷气装置对接后，释放高压气体吹散激光聚焦过程中的溅射固体颗粒，或释放缓冲气体(如：氩气、氦气等)增强等离子体信号。结合第一方面及其上述实现方式中，在第一方面的第二种可能的实现方式中，所述喷嘴15用于在与抽气装置对接后，抽取激光聚焦过程中的溅射固体颗粒。结合第一方面及其上述实现方式中，在第一方面的第三种可能的实现方式中，所述激光诱导击穿光谱扫描分析仪还包括：环形光源13，微型摄像头14，所述环形光源13用于对所述三维电动位移台17上的物体表面照亮，所述微型摄像头14用于大视场拍摄所述三维电动位移台17上被照亮的物体表面。结合第一方面及其上述实现方式中，在第一方面的第四种可能的实现方式中，所述激光诱导击穿光谱扫描分析仪还包括：成像镜头10和摄像头11，所述三维电动位移台17上被所述环形光源13照亮的物体表面发出的光信号将通过所述聚焦镜头12、所述分光片9反射进入成像镜头10，并在摄像头11上成像。结合第一方面及其上述实现方式中，在第一方面的第五种可能的实现方式中，所述激光诱导击穿光谱扫描分析仪还包括：激光定位器16，所述激光定位器16用于确定电动位移台17上放置的待测物体表面处于激光聚焦点位置处。结合第一方面及其上述实现方式中，在第一方面的第六种可能的实现方式中，所述机械快门2、所述光谱仪8、所述摄像头11、所述微型摄像头14、所述激光定位器16、所述环形光源13、所述三维电动位移台17，均由计算机连接并同步时序。技术上述技术方案，本申请研发一种基于被动调Q激光器的低成本激光诱导击穿光谱扫描分析仪，能够在不改变扫描系统基本功能的情况下，不需要单独的时序控制单元完成高稳定性和高重复性的LIBS扫描探测与分析。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1示出了本申请一个实施例的激光诱导击穿光谱扫描分析仪的结构性示意图。具体实施方式附图标记说明：脉冲激光器1，机械快门2，扩束器3，光电探测器4，二向色镜5，光纤耦合器6，光纤7，光谱仪8，分光片9，成像镜头10，摄像头11，聚焦镜头12，环形光源13，微型摄像头14，喷嘴15，激光定位器16，三维电动位移台17，电缆18。为了使本
的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。如图1所示，激光诱导击穿光谱扫描分析仪，包括脉冲激光器1，机械快门2，扩束器3，光电探测器4，二向色镜5，光纤耦合器6，光纤7，光谱仪8，分光片9，成像镜头10，摄像头11，聚焦镜头12，环形光源13，微型摄像头14，喷嘴15，激光定位器16，三维电动位移台17，电缆18。具体工作流程如下：所述脉冲激光器1出射激光，通过打开的机械快门2，经扩束器3完成激光扩束，扩束后的激光透过二向色镜5，再透过分光片9，进入聚焦镜头12，将激光会聚于三维电动位移台17上的物体表面，产生发光等离子体。具体地，所述脉冲激光器1为被动调Q激光器，也可以为主动调Q激光器，所述二向色镜5为反射激光波段、透射可见光波段的表面镀膜设计所述光谱仪8为带外触发功能的光纤光谱仪或光栅光谱仪，所述分光片可以为透射(90％)和反射(10％)比率的表面镀膜。上述扩束后的激光，将在二向色镜5处产生少量散射光，该散射光被光电探测器4收集到后，转化为电信号，经电缆18传导至光谱仪8，作为外触发控制光谱仪8完成光谱探测。上述的发光等离子体，发出的LIBS信号光，透过聚焦镜头12和分光片9，在二向色镜5完成反射，进入光纤耦合器6，通过光纤7传导，输入光谱仪8，在光谱仪获得触发后完成光谱探测。上述的等离子体产生过程中，喷嘴15与喷气装置对接后，将释放高压气体吹散激光聚焦过程中的溅射固体颗粒，也可以释放缓冲气本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光诱导击穿光谱扫描分析仪，其特征在于，包括：脉冲激光器(1)，机械快门(2)，扩束器(3)，光电探测器(4)，二向色镜(5)，光纤耦合器(6)，光纤(7)，光谱仪(8)，分光片(9)，聚焦镜头(12)，激光定位器(16)，三维电动位移台(17)，电缆(18)；/n其中，所述脉冲激光器(1)用于发出激光，所述机械快门(2)通过开合控制所述脉冲激光器(1)发出的激光进入所述扩束器(3)，所述扩束器(3)用于对所述激光进行扩束，所述二向色镜(5)用于将扩束的激光分为第一透射激光光束和第一散射激光光束；所述第一透射激光光束通过所述分光片(9)和聚焦镜头(12)聚焦于所述三维电动位移台(17)，所述三维电动位移台(17)用于放置待检测物体，所述聚焦镜头(12)用于将激光聚焦于待测物体表面产生等离子体，由所述等离子体发出的LIBS信号光通过所述聚焦镜头(12)和所述分光片(9)分为第二透射光束和第二反射光束，所述第二透射光束经所述二向色镜(5)反射后的信号光由所述光纤耦合器(6)进行收集，所述光纤耦合器(6)采集的信号经过光纤(7)传到后进入光谱仪(8)，所述光谱仪(8)用于进行光谱探测；经过所述二向色镜(5)反射出的第一散射激光光束由所述光电探测器(4)进行探测并转换为电信号，所述电信号由所述电缆(18)传输至所述光谱仪(8)，所述光谱仪(8)用于在所述电信号的外部触控下进行光谱探测。/n...

【技术特征摘要】
1.一种激光诱导击穿光谱扫描分析仪，其特征在于，包括：脉冲激光器(1)，机械快门(2)，扩束器(3)，光电探测器(4)，二向色镜(5)，光纤耦合器(6)，光纤(7)，光谱仪(8)，分光片(9)，聚焦镜头(12)，激光定位器(16)，三维电动位移台(17)，电缆(18)；
其中，所述脉冲激光器(1)用于发出激光，所述机械快门(2)通过开合控制所述脉冲激光器(1)发出的激光进入所述扩束器(3)，所述扩束器(3)用于对所述激光进行扩束，所述二向色镜(5)用于将扩束的激光分为第一透射激光光束和第一散射激光光束；所述第一透射激光光束通过所述分光片(9)和聚焦镜头(12)聚焦于所述三维电动位移台(17)，所述三维电动位移台(17)用于放置待检测物体，所述聚焦镜头(12)用于将激光聚焦于待测物体表面产生等离子体，由所述等离子体发出的LIBS信号光通过所述聚焦镜头(12)和所述分光片(9)分为第二透射光束和第二反射光束，所述第二透射光束经所述二向色镜(5)反射后的信号光由所述光纤耦合器(6)进行收集，所述光纤耦合器(6)采集的信号经过光纤(7)传到后进入光谱仪(8)，所述光谱仪(8)用于进行光谱探测；经过所述二向色镜(5)反射出的第一散射激光光束由所述光电探测器(4)进行探测并转换为电信号，所述电信号由所述电缆(18)传输至所述光谱仪(8)，所述光谱仪(8)用于在所述电信号的外部触控下进行光谱探测。


2.根据权利要求1所述的激光诱导击穿光谱扫描分析仪，其特征在于，所述激光诱导击穿光谱扫描分析仪还包括：喷嘴(15)，所述喷嘴(15)用于在与喷气装置对接后，释放高压气体吹散激光聚焦过程中的溅射固体颗粒，或释放用以增强等离子体信号的缓冲气体...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢璟，张宾，袁青青，
申请(专利权)人：青岛金谱晟科技有限公司，
类型：新型
国别省市：山东;37