[发明专利]一种用于激光诱导击穿光谱检测的样品台

说明书

技术领域

本发明涉及激光诱导击穿光谱检测技术，特别涉及一种用于激光诱导击穿光谱检测的样品台。

背景技术

激光诱导击穿光谱仪(Laser-Induced Breakdown Spectroscopy,LIBS)利用脉冲激光产生的等离子体烧蚀并激发样品(通常为固体)中的物质，并通过光谱仪获取被激发等离子体原子所发射的光谱，以此来识别样品中的元素组成成分，进而可以进行材料的识别、分类、定性以及定量分析。该技术无需对样品进行预处理，能够快速实现远程、微损对样品元素(尤其是金属元素)进行检测，可用于固体、气体、液体样品的检测。激光诱导击穿光谱的应用领域也十分广泛，如生物医学、考古学、环境监测、水中重金属检测以及爆炸物探测等。

然而，激光诱导击穿光谱技术分析检测技术也有相应的局限性：1.检出限较高。通常LIBS的检出限大于μg/g。2.重复性较差。由于LIBS检测分析容易受到能量、物镜距离、样品基体等影响，因此检测结果的相对标准偏差一般在10％左右。因此，提高LIBS技术检测能力和重复性是目前LIBS技术发展的重要内容。

空间限制是一种提高激光诱导击穿光谱信号强度、降低检出限的一种有效方法。如专利申请CN 103543131A提出了一种基于双脉冲和空间限制作用提高元素测量精度的方法，该方法首先在待测样品表面上方制作坑洞或者腔体，然后利用双脉冲激光对样品进行击打。第一个脉冲在坑洞或者腔体内部产生低压环境，第二个脉冲则用于激发样品产生等离子体。等离子体在扩展的过程中受到空间限制作用，使得等离子体温度和电子密度显著提高，而且等离子体更加均匀，有利于增加测量信号的稳定性，提高信噪比，降低样品中微量元素的检出限。该专利指出空间限制能够提高LIBS测量信号的强度和稳定性，有利于元素测量精度的提高。

发明内容

本发明提供了一种用于激光诱导击穿光谱检测的样品台，采用空间横向和纵向限制方法增强谱线强度，等离子约束板采用镀铬铝板，约束腔采用圆锥形结构，样品采用V型滑块导轨结构进行移动。

本发明的具体技术方案如下：

一种用于激光诱导击穿光谱检测的样品台，包括至少具有一维自由度的电移台，所述的电移台上安装有活动的升降板，和滑动配合有用于放置样品的载物台，

所述升降板上设有透明的约束窗口，激光透过约束窗口后击打样品；

所述升降板的下方设有约束板，该约束板置于样品的正上方，约束板上分布有约束腔，该约束腔用于约束样品激发的等离子体。

本发明所提供的是一种基于空间限制增强谱线强度的样品台，能对等离子体横向以及纵向进行约束，并根据不同的样本需求调节约束空间大小调节谱线强度，谱线强度增强范围为2-10倍。约束窗口主要用于对等离子体纵向进行约束，并对入射激光与等离子体产生的特征谱线具有较好的透射率。约束板上的约束腔主要用于对等离子体的横向进行约束，并使特征谱线进行约束传播，提高谱线收集效率和谱线强度，谱线强度增强范围为2-10倍。

所述电移台上设有驱动升降板的升降机构，包括带有齿条的升降杆和沿升降杆滑动的滑块，所述的滑块上设有与齿条啮合的齿轮，所述的升降板固定在滑块上。利用齿条和齿轮的啮合，驱动滑块升降，结构简单，便于操作。

所述的升降板为L形的直角转接板。所述的升降板上设有透光口，该透光口处覆盖有透光板，所述透光口与透光板组成所述的约束窗口。所述的透光口内边缘设有支撑台阶，透光板直接放置在透光口内，依靠支撑台阶固定。

在本发明中，所述的透光板为有机玻璃板，选用材料为N-BK7，厚度为1～5mm，透过率大于90％，能量阈值大于10J/cm²。谱线增强效果受到约束窗口离样品距离的影响。由于样品性质和所要检测的元素谱线强度不同，本发明的约束窗口能在垂直方向进行移动，根据需要调节谱线强度。为保证激光有效激发和特征谱线的有效收集，透光板对激光波长和特征谱线的透过率应大于90％。同时，为防止激光对有机玻璃板造成损害，其能量阈值应大于10J/cm²。

作为优选的，所述的约束板为镀铬的铝板，厚度为1～3mm。在铝板的约束腔内进行镀铬，使内腔具有较高的反射率，使特征谱线约束传播，提高谱线收集效率。