[发明专利]一种激光诱导元素分析装置

权利要求书

1.一种激光诱导元素分析装置，包括

初激发脉冲激光器，用于发射高能量的脉冲激光束来激发出待测样品的等离子体；

再激发脉冲激光器，用于发射高能量的脉冲激光束对由初激发脉冲激光器激发出的等离子体进行谐振再激发；

信号接收单元，用于接收采集所述经过谐振再激发后的等离子体的光谱信号；

数据分析单元，与信号接收单元的输出端连接，用于对信号接收单元采集到的光谱信号进行分析比对，以确定待测样品中所含元素的成分和/或含量；以及

控制单元，与所述初激发脉冲激光器、再激发脉冲激光器、以及信号接收单元电连接，用于控制所述初激发脉冲激光器和再激发脉冲激光器的开启顺序、以及控制信号接收单元对等离子体信号的采集时间；

其特征在于：还包括一用于谐振增强等离子体信号的空心球形约束装置，该球形约束装置的内部竖直设置有一与其球心相对的顶部用于水平放置待测样品的支撑杆，且该支撑杆的高度可调，以使待测样品的上表面刚好位于过球形约束装置球心处的水平面上；

所述初激发脉冲激光器所发射的脉冲激光束穿过球形约束装置后垂直入射至待测样品上表面中心位置，以激发出待测样品的等离子体；

所述再激发脉冲激光器包括若干台，各台再激发脉冲激光器分别周向均匀间隔分布设置于过球形约束装置球心处的水平面上，且各台再激发脉冲激光器所发射的脉冲激光束穿过球形约束装置后与待测样品上表面处于同一水平面上水平入射至待测样品上表面中心位置，以从空间上均匀地对等离子体进行谐振再激发。

2.根据权利要求1所述的一种激光诱导元素分析装置，其特征在于：所述再激发脉冲激光器包括三台，各再激发脉冲激光器所发射的激光束间的夹角为120度。

3.根据权利要求2所述的一种激光诱导元素分析装置，其特征在于：所述球形约束装置的顶部开设有与其球心竖直正对的小孔，所述初激发脉冲激光器所发射的脉冲激光束穿过该小孔后垂直入射至待测样品上表面中心位置；而球形约束装置上与过其球心的水平面相交位置处则绕周向均匀间隔开设有另外三个小孔，所述三台再激发脉冲激光器与该三个小孔一一对应，且三台再激发脉冲激光器所发射的脉冲激光束分别穿过对应小孔后与待测样品上表面处于同一水平面上水平入射至待测样品上表面中心位置。

4.根据权利要求3所述的一种激光诱导元素分析装置，其特征在于：所述信号接收单元包括探头、光谱仪、以及增强型CCD；所述探头和光谱仪通过光纤相互连接，且探头位于所述开设于球形约束装置顶部的小孔的上方，用于通过该小孔采集等离子体光谱信号并将采集到的光谱信号通过光纤传输到光谱仪；所述光谱仪用于采集等离子体光谱信号中的光谱线信号；而所述增强型CCD，连接于光谱仪与数据分析单元之间，用于对光谱线信号进行放大处理并转化为电信号传输到所述数据分析单元，且该增强型CCD还与所述控制单元连接，用于控制对等离子体信号的采集时间。

5.根据权利要求1、2、3或4所述的一种激光诱导元素分析装置，其特征在于：所述球形约束装置由两个大小相同的可拆卸的半球形铝壳组装而成。

6.根据权利要求1、2、3或4所述的一种激光诱导元素分析装置，其特征在于：所述球形约束装置的下方还设有一固定基座，所述支撑杆的底部穿过所述球形约束装置的下方并与固定基座连接。

7.根据权利要求1、2、3或4所述的一种激光诱导元素分析装置，其特征在于：所述球形约束装置的直径为10mm～20mm，厚度小于1mm。

8.根据权利要求3或4所述的一种激光诱导元素分析装置，其特征在于：所述小孔的直径各为2mm。

9.根据权利要求4所述的一种激光诱导元素分析装置，其特征在于：所述光谱仪为光栅光谱仪，其光谱范围为200nm～1000nm，分辨率为0.1nm。

10.根据权利要求1、2、3或4所述的一种激光诱导元素分析装置，其特征在于：所述初激发脉冲激光器和再激发脉冲激光器均采用Nd:YAG调Q激光器，其发射激光的波长为1064nm，脉宽为6ns，脉冲能量为10～300mJ范围内可调。