[发明专利]一种用于激光诱导击穿光谱的同步机

说明书

技术领域

本发明涉及激光诱导击穿光谱领域，尤其涉及一种用于激光诱导击穿光谱的同步机。

背景技术

LIBS (Laser Induced Breakdown Spectroscopy：激光诱导击穿光谱技术)是光谱分析领域内的一种前沿性分析手段。该方法通过聚焦高能量脉冲激光，在样品表面形成激光诱导等离子体，并利用光谱仪采集等离子体的发射光谱，实现对待测样品成分的定性和定量分析。该方法具有分析速度快、仪器结构简单、无需样品前处理、多组分同时测定和远距离探测等特点，适用于油气开采、地质勘探和冶金电力等领域内的现场在线检测。

在LIBS分析测试技术中，激光诱导等离子体形成的初期，不仅存在表征物质成分的原子谱线，由于轫致辐射的原因还存在较强的连续谱线，而连续谱线会将有效的原子谱线淹没，降低信噪比，不利于物质成分的检测。但是连续谱线衰减速度较快，远远大于原子谱线，经过一段时间(1~2μs)，连续谱线衰减殆尽，而表征物质成分的原子谱线强度依旧较强，此时启动光谱仪采集信号可获得较弱的连续谱线和较强的原子谱线，实现信噪比的最大化，将此时刻定义为最佳采样时间，将连续谱线的持续时间定义为光谱仪延时时间。因此在LIBS分析测试过程中，需要利用一个同步机，在激光作用到样品表面与光谱仪采集信号这两个时刻之间产生一个时间差，避免了光谱仪采集到较强的连续谱线信号。另外，由于不同物质与不同基体之间的性质不同，其连续谱线和原子谱线的衰减速率也不同，在LIBS分析测试过程中往往要频繁调整同步机的延时时间，以获得最佳的信噪比。由此可见同步机是LIBS分析测试技术中不可或缺的系统。

目前，现有的LIBS仪器和实验平台大多采用通用的同步机，例如美国Stanford公司的DG535和DG645等，由于此类同步机具有广泛的通用性，需要具备多通道、多功能和高精度等特点，以满足不同条件下的延时需求。通常情况下这类同步机输出通道数量不少于4个，具备触发模式可调、固有时钟频率可调以及多功能显示界面与按键等功能，延时精度可达到ps级，但是现有同步机的高性能和多功能也势必会导致该系统结构复杂、体积较大和成本较高。然而LIBS技术对于同步机的性能指标要求较低，其具有1个输出通道即可，延时时间可调，延时精度为10ns，远远低于现有同步机的性能参数。尤其是LIBS技术作为一种现场快速分析检测手段，存在一定的技术指标和功能冗余，会增加实验平台和同步系统的成本、体积与复杂度，不利于LIBS仪器的小型化，限制了LIBS仪器在现场分析以及在线分析领域的应用前景。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种用于激光诱导击穿光谱的同步机，以降低同步机的体积、重量和成本，方便用户使用。

本发明的技术方案如下：

一种用于激光诱导击穿光谱的同步机，其包括用于整理外部触发信号的触发信号生成模块，其中，所述触发信号生成模块与一可编程逻辑模块通信连接，所述可编程逻辑模块还分别与温补晶振、斜波电路模块通信连接，用于通过所述温补晶振与所述斜波电路模块生成延时时间；所述斜波电路模块与一输出驱动模块通信连接，所述输出驱动模块与一延时输出端口相连接。

所述的同步机，其中，所述触发信号生成模块包括外部出发输入端口、放大整形电路、高速比较器与整形后输出端口，所述外部触发输入端口、所述放大整形电路、所述高速比较器与所述整形后输出端口依次电路连接，所述整形后输出端口与所述可编程逻辑模块通信连接。

所述的同步机，其中，所述同步机还包括用于显示延时时间的显示数码管与用于输入设定延迟时间的输入键盘，所述显示数码管、所述输入键盘均与所述可编程逻辑模块电路连接。

所述的同步机，其中，所述可编程逻辑模块包括抖动补偿电路、第一数字延时单元、第二数字延时单元、第三数字延时单元与软核单片机，所述抖动补偿电路、所述第一数字延时单元、所述第二数字延时单元与所述第三数字延时单元依次电路连接；所述抖动补偿电路分别与所述触发信号生成模块、所述温补晶振、所述斜波电路模块电路连接；

所述第一数字延时单元、所述第二数字延时单元、所述第三数字延时单元均与所述斜波电路模块电路连接；所述软核单片机分别与所述显示数码管、所述输入键盘通信连接。