一种光纤式LIBS探头制造技术

本实用新型专利技术公开了一种光纤式LIBS探头，包括光纤耦合头、聚焦收集装置和前端盖。其中聚焦收集装置包括内套筒和外套筒、内套筒和外套筒之间通过两条滑轨连接内套筒内壁有螺纹和两个可以移动位置的卡环，两个卡环之间用于放置并固定平凸透镜。外套筒上下对称位置分别插入两个螺钉，螺钉内侧与滑轨相接触，用于固定内外套筒的相对位置。内套筒上标注有两条刻度，一条实现对光纤出口和透镜距离的显示，一条实现对透镜和样品表面距离的显示。此光纤LIBS探头通过双层套筒设计将光纤耦合头、平凸透镜和聚焦收集装置结合成可便携的测量装置，使聚焦点的位置可以灵活改变。此外，本实用新型专利技术可根据需求更换不同半径的聚焦收集装置的从而改变复合约束的强度。从而改变复合约束的强度。从而改变复合约束的强度。

【技术实现步骤摘要】
一种光纤式LIBS探头


[0001]本技术属于激光诊断
，涉及一种可便携的光纤式LIBS探头。

技术介绍

[0002]激光诱导击穿光谱技术(Laser Induced Breakdown Spectroscopy,以下简称LIBS技术)受到人们广泛关注，LIBS是基于高功率脉冲激光聚焦于致密介质表面产生瞬态等离子体，通过探测并分析等离子体发射出的原子或离子特征谱线，实现对样本定性或定量分析的一种新型光谱测量技术。该技术在聚变能源、国防、工业等领域内具有巨大的潜在应用价值，可以通过LIBS技术检测高温、高压、高辐射的生产线中蒸汽过热弯管等人工难以到达的地方。与其他检测手段相比，LIBS技术具有明显的优势：远程在线原位检测，样本微损甚至无损，无须样本预处理，可实现多种元素同时分析等。
[0003]传统的LIBS系统搭建于空气环境中，虽然能实现远程监测，但光线不能拐弯，根据不同布局场景下进行现场搭建传统LIBS系统，需要耗费较多人力物力，需要人为进入工业监测的现场搭建光路，从控制室到现场的距离遥远，光路校正困难，需要进行精心设计，不经济也不便捷。因此光纤式LIBS系统的提出更加完美契合了当前所需要解决的布局复杂的问题，一体化的光纤式LIBS系统能够实现操作者在终端控制室，而又不需要现场搭建，只需要将设计好的光纤式LIBS探头由机械臂进行操作。
[0004]同时，光纤LIBS系统也存在不足之处，光纤LIBS系统在聚焦击穿时需要将光纤发射出的激光通过平凸透镜变成平行光再经过平凸透镜聚焦到待测样品表面；这种准直聚焦的方式复杂，不易控制，且聚焦形成的光斑较大，击穿的效果差。再者，传统光纤LIBS系统的传输激光功率小，传输效率低，光谱信噪比低，导致测量精度较差，检测结果的可信度低。目前还没有一种探测设备可以有效满足恶劣工况下关键设备检测的需求。

技术实现思路

[0005]本技术的目的在于解决现有技术中的问题，提供一种光纤式LIBS探头。
[0006]为达到上述目的，本技术采用以下技术方案予以实现：
[0007]一种光纤式LIBS探头，包括：
[0008]聚焦收集装置，所述聚焦收集装置的前端设置前端盖，后端设置光纤耦合头；
[0009]卡环，所述卡环有两个，设置在聚焦收集装置内，两卡环之间固定放置第一平凸透镜。
[0010]本技术进一步的改进在于：
[0011]所述聚焦收集装置包括内套筒和外套筒，所述内套筒和外套筒通过两条滑轨连接。
[0012]所述两条滑轨位于内套筒的两侧，并设置于开设在外套筒内侧的两条凹槽中。
[0013]所述两条滑轨通过螺丝与内套筒固定连接。
[0014]所述卡环设置于内套筒内，并于内套筒螺纹连接。
[0015]所述外套筒的侧面对称设置两个螺钉，两螺钉的内侧与滑轨相接触，用于固定外套筒的相对位置。
[0016]所述内套筒上设置有两条刻度，第一刻度用于对光纤出口和透镜距离的显示，第二刻度用于对透镜和样品表面距离的显示。
[0017]与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：
[0018]本技术通过双层套筒设计将光纤耦合头、平凸透镜和聚焦收集装置结合成可便携的测量装置，主要用于激光诱导等离子体光谱测量。双层套筒设计可以使透镜对激光的聚焦更加精准，同时聚焦点的位置可以灵活改变。本技术可根据需求更换不同半径的聚焦收集装置的从而改变复合约束的强度。本技术结构简单、功能强大，能够通过光纤接口直接和光纤相连，通过内外套筒和内含平凸透镜的设计，能够直接实现激光的聚焦和激光诱导等离子体自发光的收集，实现快速、高效的激光诱导光谱成像过程。本技术摆脱了传统光路的固定性和对光学平台的依赖性，提高了激光诱导装置的便携性，从而实现在恶劣环境下对关键设备和材料的原位在线检测。
[0019]进一步的，本技术通过滑轨改变内外套筒的相对位置，从而改变激光到透镜的距离和透镜到样品的距离，从而实现激光对样品表面的不同烧蚀效率。
[0020]进一步的，本技术在改变内外套筒的相对位置的过程中，激光到透镜的距离和透镜到样品的距离都可以直接通过内套筒表面的刻度直接读取。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，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相关的附图。
[0022]图1为本技术的整体剖视图。
[0023]图2为本技术的内套筒的前视图。
[0024]图3为本技术的内套筒的前视图。
[0025]图4为本技术和光纤LIBS系统配合的系统示意图。
[0026]图中：1
‑
光纤耦合头，2
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内套筒，3
‑
外套筒，4
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第一滑轨，5
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第二滑轨，6
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螺丝，7
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第一卡环，8
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第二卡环，9
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第一螺钉，10
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第二螺钉，11
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前端盖，12
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第一刻度，13
‑
第二刻度，14
‑
增强电荷耦合装置，15
‑
光谱仪，16
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纳秒激光器，17
‑
计算机，18
‑
数字延迟脉冲发生器，19
‑
反射镜，20
‑
样品，23
‑
第一平凸透镜，25
‑
第二平凸透镜，26
‑
分光镜，27
‑
平凸透镜，28
‑
光纤接口。
具体实施方式
[0027]为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0028]因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求
保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0029]应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
[0030]在本技术实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“水平”、“内”等指示的方位或位置关系为基本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光纤式LIBS探头，其特征在于，包括：聚焦收集装置，所述聚焦收集装置的前端设置前端盖(11)，后端设置光纤耦合头(1)；卡环，所述卡环有两个，设置在聚焦收集装置内，两卡环之间固定放置第一平凸透镜(23)。2.根据权利要求1所述的光纤式LIBS探头，其特征在于，所述聚焦收集装置包括内套筒(2)和外套筒(3)，所述内套筒(2)和外套筒(3)通过两条滑轨连接。3.根据权利要求2所述的光纤式LIBS探头，其特征在于，所述两条滑轨位于内套筒(2)的两侧，并设置于开设在外套筒(3)内侧的两条凹槽中。4.根据权利要求2或3所述的光纤式LIBS探头，...

【专利技术属性】
技术研发人员：时铭鑫，张智，王傲松，黄大鹏，邱岩，吴坚，李兴文，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：新型
国别省市：