[发明专利]一种多脉冲激光诱导击穿光谱测量方法及系统

说明书

本发明公开了一种多脉冲激光诱导击穿光谱测量方法及系统，利用脉冲发生器控制时序，对激光脉冲和光谱采集进行外触发；同时，通过采用单台激光器实现了多脉冲输出，降低了双脉冲或多脉冲激光诱导击穿光谱测量系统搭建成本，提高了激光诱导击穿光谱信号测量质量，另外，且输出激光脉冲为共线多脉冲，无须进行额外的光路准直和调焦。

技术领域

本发明涉及激光技术领域，尤其涉及一种多脉冲激光诱导击穿光谱测量方法及系统。

背景技术

多脉冲激光诱导击穿光谱技术是在激光诱导产生等离子体时输出两个及以上的激光脉冲对样品进行烧蚀。与单脉冲技术相比，多脉冲激光诱导击穿光谱技术不仅能够增强特征光谱信号强度、提高探测灵敏度及光谱的信背比，降低了检测极限，同时产生的特征光谱具有较小的相对标准偏差，这使其获得了更高的准确性及可重复性。

现有的应用于LIBS技术的基于单台激光器的多脉冲输出方法主要有两种。一种是采用分束镜进行分束结合光路转折延时获得双脉冲输出效果，装置采用分束镜将出射激光分为两束，其中一束激光由直路光学传输装置直接聚焦到样品表面，另一束激光经过旁路光学传输装置调整激光聚焦方向达到与第一束激光聚焦位置相同，二者共同激发样品产生等离子体信号。两束激光延迟时间间隔由二者光程差决定。另一种是采用单台激光器的倍频模块结合光纤延时，利用Nd:YAG激光器的多波长输出特点，通过倍频晶体获得基频1064nm和二倍频532nm的混合光输出。输出的532nm激光垂直样品表面入射用于烧蚀样品，利用1064nm激光从平行样品表面方向入射，形成正交双脉冲激光诱导击穿光谱检测系统，其脉冲间延时通过大口径石英玻璃光纤传输1064nm激光来实现。但是，这两种方法均需要对输出激光进行分束，降低了单个激光脉冲能量，同时还需要额外的光路布置，增加了激光光源系统复杂度。

发明内容

本发明的目的是提供一种多脉冲激光诱导击穿光谱测量方法及系统，降低了系统搭建成本，提高了光谱质量，且输出激光脉冲为共线多脉冲，无须进行额外的光路准直和调焦。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种多脉冲激光诱导击穿光谱测量方法，该方法包括：

设置脉冲发生器输出脉冲个数、脉宽与时序参数，由脉冲发生器发出相应脉冲信号，来触发高压脉冲模块和光谱仪开始工作；当所述高压脉冲模块接收到脉冲发生器发出的脉冲信号后，所述高压脉冲模块输出一个氙灯触发信号触发氙灯，产生单个灯泵浦信号；再根据设置的脉冲个数、脉宽与时序参数给调Q晶体施加高压脉冲信号，实现在一个氙灯泵浦周期内，依次输出所设置脉冲个数的激光脉冲；当所述光谱仪接收到脉冲发生器发出的脉冲信号后，光谱仪对产生的所设置脉冲个数的激光诱导等离子体光信号进行采集，获得相应的多脉冲激光诱导击穿光谱信号。

所述设置的时序包括：氙灯触发信号频率及触发时间、氙灯触发信号和第一个高压脉冲信号之间延时、高压脉冲信号之间时间间隔，以及脉冲发生器发送至高压脉冲模块的脉冲信号与发送至光谱仪的脉冲信号之间的时间间隔；

所述高压脉冲个数为一个或多个。

包含所述调Q晶体的激光器为纳秒调Q固体激光器，输出激光为纳秒调Q脉冲激光。

由计算机预先设置脉冲发生器输出脉冲个数、脉宽与时序参数；

或者将输出脉冲个数与脉宽参数，以及触发光谱仪开始工作的时序参数直接固化在脉冲发生器，将高压脉冲模块工作相关的时序参数固化在高压脉冲模块中。

一种多脉冲激光诱导击穿光谱测量系统，该系统用于实现权利要求1-4任一项所述的方法，其包括：脉冲发生器、高压脉冲模块、激光器、激光脉冲处理模块与光谱仪；

所述脉冲发生器分别与高压脉冲模块及光谱仪相连，所述高压脉冲模块与激光器相连，所述激光脉冲处理模块一端与所述激光器相连，另一端与所述光谱仪相连。