基于一台激光器的LIBS-LIF光谱检测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了基于一台激光器的LIBS

【技术实现步骤摘要】
基于一台激光器的LIBS
‑
LIF光谱检测装置及方法


[0001]本专利技术涉及激光诱导荧光检测
，尤其涉及基于一台激光器的LIBS
‑
LIF光谱检测装置及方法。

技术介绍

[0002]脉冲激光由于具有较高的功率密度，广泛应用于激光诱导击穿光谱和激光诱导荧光光谱领域。激光诱导击穿光谱
‑
激光诱导荧光(LIBS
‑
LIF)技术由于具有超高的分析灵敏度而受到广泛关注。
[0003]目前该技术的应用中，主要采用两种方式：
①
采用两台Nd:YAG激光器和一台染料激光器。一台Nd:YAG激光器作为激光剥离源产生激光等离子体，另一台Nd:YAG激光器作为泵浦源泵浦染料激光器作为二次激发源，对等离子体进行二次激发，从而诱导产生荧光信号；
②
采用一台Nd:YAG激光器和一台OPO可调谐激光器。方式
①
需要两台Nd:YAG激光器和染料激光器协同工作，对实验设备和实验条件的要求较高，所需设备繁多；方式
②
所需可调谐激光器(OPO激光器)价格昂贵，不利于实现对该技术的普及应用。
[0004]如何在保证其超高灵敏度的条件下，实现用一台Nd:YAG激光器完成对LIBS
‑
LIF的实验研究，是实现对实验仪器系统的简化，降低实验研究成本，提高该技术的普适性的重要举措。
[0005]因此，提出一种基于一台激光器的LIBS
‑
LIF光谱检测装置及方法，来解决现有技术存在的困难，是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术提供了一种基于一台激光器的LIBS
‑
LIF光谱检测装置及方法，可以在不损害测量精度和分析灵敏度的条件下，通过精简仪器系统，降低实验研究成本，提高该技术的普适性。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0008]基于一台激光器的LIBS
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LIF光谱检测装置，所述检测装置包括脉冲激光器、分光镜、染料激光器、光纤、准直透镜、第一倍频晶体、聚焦透镜、光电二极管、示波器、反射镜、第二倍频晶体、物镜、光辐射的光学收集系统、光电倍增管、单色仪或光谱仪、三维运动平台及三维运动平台及样品，其中：
[0009]所述脉冲激光器用于发出脉冲激光；
[0010]所述分光镜用于将所述脉冲激光器产生的激光分光为相互垂直的第一束激光和第二束激光；
[0011]所述第一束激光泵浦所述染料激光器，产生可调谐的激光，耦合到所述光纤中；
[0012]所述光纤输出的激光经所述准直透镜准直后由所述第一倍频晶体倍频产生特定波长的共振脉冲激光；
[0013]所述光电二极管用于接收脉冲信号触发所述示波器；
[0014]所述共振脉冲激光经所述聚焦透镜用于聚焦沿着平行于所述三维运动平台及样品表面方向作用于激光等离子体火花，产生激光诱导荧光信号；
[0015]所述光学收集系统用于收集所述激光诱导荧光信号并传送到所述单色仪或光谱仪的入射狭缝处；
[0016]所述第二束激光经反射镜形成一束垂直于所述三维运动平台及样品表面的激光，经过所述第二倍频晶体形成四倍频的脉冲激光并经过所述物镜聚焦于待测所述三维运动平台及样品表面上剥离烧蚀产生等离子体火花；
[0017]所述光电倍增管用于将光信号转换为电信号并输入示波器进行信号的记录和处理。
[0018]上述的装置，可选的，所述光纤半径为800μm。
[0019]上述的装置，可选的，所述脉冲激光器发出532nm波长的脉冲激光。
[0020]基于一台激光器的LIBS
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LIF光谱检测方法，应用上述任一项的基于一台激光器的LIBS
‑
LIF光谱检测装置，步骤如下：
[0021]第一步：脉冲激光器发出高功率短脉宽的激光经分光镜产生相互垂直的第一束激光和第二束激光；
[0022]第二步：第一束激光作为泵浦源泵浦一台小型的染料激光器，产生可调谐的激光；
[0023]第三步：染料激光器输出的激光耦合到光纤中，经光纤传输产生0.5μs的延时，从光纤输出的激光经准直透镜准直后由第一倍频晶体倍频产生特定波长的共振脉冲激光；光电二极管接收脉冲信号触发示波器；
[0024]第四步：脉冲激光器产生的第二束激光经反射镜形成一束垂直于三维运动平台及样品表面的激光，该激光经过第二倍频晶体形成四倍频的脉冲激光并经过物镜聚焦于待测三维运动平台及样品表面上剥离烧蚀产生等离子体火花；
[0025]第五步：共振脉冲激光经聚焦透镜聚焦沿着平行于三维运动平台及样品表面的方向作用于激光等离子体火花，产生激光诱导荧光信号；
[0026]第六步：光学收集系统收集光辐射产生的激光诱导荧光信号并传送到单色仪或光谱仪的入射狭缝处；
[0027]第七步：光电倍增管将光信号转换为电信号并输入示波器进行信号的记录和处理；对示波器采集的信号选取采样门内的积分信号作为信号的相应值，该值与三维运动平台及样品中元素的浓度相对应；
[0028]第八步：通过对比待测样品和元素浓度已知的样品的信号强度,分析得出待测样品中的元素浓度值。
[0029]上述的方法，可选的，第四步中，三维运动平台及样品不断移动以保证脉冲激光不会重复打在样品的某一固定位置。
[0030]经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术提供了基于一台激光器的LIBS
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LIF光谱检测装置及方法，使用一台Nd:YAG激光器做激光源，摆脱了传统LIBS
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LIF至少需要两台Nd:YAG激光器的约束，精简实验仪器系统；采用自制的小型染料激光器取代了昂贵的可调谐激光器，成本低廉；采用光纤传输激光产生激光延时，不需要脉冲延时控制器同步激光并产生延时信号，通过改变光纤的长度可以改变延时时间，实验结构简单，操作易于实现。
附图说明
[0031]为了更清楚地说明本专利技术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，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0032]图1为本专利技术提供的基于一台激光器的LIBS
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LIF光谱检测装置结构框图；
[0033]图2为本专利技术实施例提供的典型的实验结果图，其中2.1为基于一台Nd:YAG激光器的LIBS
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LIF实验系统探测到的铅原子时域图，2.2为基于一台Nd:YAG激光器的LIBS
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LIF实验系统探测到的铅原子荧光信号时域图；
[0034]其中，1
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脉冲激光器、2
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分光镜、3
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染料激光器、4
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于一台激光器的LIBS
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LIF光谱检测装置，其特征在于，所述检测装置包括脉冲激光器(1)、分光镜(2)、染料激光器(3)、光纤(4)、准直透镜(5)、第一倍频晶体(6)、聚焦透镜(7)、光电二极管(8)、示波器(9)、反射镜(10)、第二倍频晶体(11)、物镜(12)、光辐射的光学收集系统(13)、光电倍增管(14)、单色仪或光谱仪(15)、三维运动平台及三维运动平台及样品(16)，其中：所述脉冲激光器(1)用于发出脉冲激光；所述分光镜(2)用于将所述脉冲激光器(1)产生的激光分光为相互垂直的第一束激光和第二束激光；所述第一束激光泵浦所述染料激光器(3)，产生可调谐的激光，耦合到所述光纤(4)中；所述光纤(4)输出的激光经所述准直透镜(5)准直后由所述第一倍频晶体(6)倍频产生特定波长的共振脉冲激光；所述光电二极管(8)用于接收脉冲激光信号触发所述示波器(9)；所述共振脉冲激光经所述聚焦透镜(7)用于聚焦沿着平行于所述三维运动平台及样品(16)表面方向作用于激光等离子体火花，产生激光诱导荧光信号；所述光学收集系统(13)用于收集所述激光诱导荧光信号并传送到所述单色仪或光谱仪(15)的入射狭缝处；所述第二束激光经反射镜(10)形成一束垂直于所述三维运动平台及样品(16)表面的激光，经过所述第二倍频晶体(11)形成四倍频的脉冲激光并经过所述物镜(12)聚焦于待测所述三维运动平台及样品(16)表面上剥离烧蚀产生等离子体火花；所述光电倍增管(14)用于将光信号转换为电信号并输入所述示波器(9)进行信号的记录和处理。2.根据权利要求1所述的基于一台激光器的LIBS
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LIF光谱检测装置，其特征在于，所述光纤(4)半径为800μm。3.根据权利要求1所述的基于一台激光器的LIBS
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LIF光谱检测装置，其特征在于，所述脉冲激光器(1)发出532nm波长的脉冲激光。4.基于一台...

【专利技术属性】
技术研发人员：王亚蕊，
申请(专利权)人：河南城建学院，
类型：发明
国别省市：