[发明专利]一种谐振腔内激光击穿光谱检测装置

说明书

技术领域

本发明涉及光谱测量技术领域，特别是一种谐振腔内激光击穿光谱检测装置。

背景技术

激光诱导击穿光谱法是一种激光烧灼式光谱分析方法，激光经过透镜聚焦到待测样品上(可以是固体、液体或气体)，当激光的能量密度大于待测样品击穿阈值时，就会在局部产生等离子体，这种等离子体的局部能量密度及温度非常高，用光谱仪收集待测样品等离子体表面产生的发射谱线的信号，就可以根据发射谱线的强度而定量分析里面物质的浓度。

目前的激光诱导击穿光谱法所需要的激光功率较高，怎样有效的在激光功率一定的条件下提高光强成为需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种谐振腔内激光击穿光谱检测装置。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

一种谐振腔内激光击穿光谱检测装置，包括激光光源、光谱分析单元、谐振腔和移动样品台，所述光谱分析单元包括主机和光谱仪；所述谐振腔由前腔镜和后腔镜构成，激光光源出光自所述谐振腔前腔镜入射腔内；所述移动样品台中放置待测物质，可升入所述谐振腔内；所述光谱仪的探测端对准升入谐振腔内的移动样品台。

作为一种优选的，激光光源出射光作为泵浦光，其光路上设置聚光器件；谐振腔中包括激光晶体，激光晶体的外侧端面为前腔镜，该端面镀有对泵浦光高透、对激光晶体激发光高反的膜；激光光源、谐振腔和聚光器件组成端面泵浦的固态激光器，泵浦光透过聚光器件自前腔镜入射谐振腔。

优选的，所述激光光源为激光二极管或激光二极管阵列。

优选的，所述激光光源放置于散热器和热电制冷器上。

优选的，所述后腔镜为凹面镜。

上述进一步优选，所述凹面镜在朝向谐振腔的内侧面镀有对激光晶体激发光反射率95％或者全反射的膜。

作为另一优选的，所述谐振腔为相对平行设置的第一平面镜和第二平面镜构成的F-P腔，第一平面镜为前腔镜，第二平面镜为后腔镜，由激光光源发出的入射光自第一平面镜入射所述F-P腔内，二平面镜间距可调，即F-P型谐振腔腔长可调。

优选的，所述第一平面镜对所述入射光高反，第二平面镜对入射光高反或全反射。

优选的，所述激光光源为CO₂脉冲激光器。

作为前述全部方案的优选，所述光谱仪的探测端为光纤和耦合透镜，所述耦合透镜将光聚焦至光纤中。

本发明利用谐振腔，使激光在腔内形成共振态，从而具有较强的光强，把待测物质移动到腔内的光强处，物质由于吸热而产生等离子体，等离子体再发射光线，光线被一个光谱仪分析从而得到物质的成分以及含量。

本发明技术方案的有益效果为：

1：具有更高的击穿功率，使得物质更容易离子化，从而分析更多的物质成分；

2：提高了光利用率，同等光强下具有更低的功耗，由于腔内光强比腔外光强至少强10倍，所以要和腔外光强所达到的效果相同，其功率至少可以下降10倍以上。

附图说明

图1为实施例1检测装置结构示意图；

图2为实施例1检测装置工作状态结构示意图；

图3为实施例2检测装置工作状态结构示意图；

图4为实施例3使用F-P型谐振腔的检测装置结构示意图；

图5为实施例3检测装置工作状态结构示意图；

图6为实施例4检测装置结构示意图。

其中：

1：外壳；2-1：激光二极管；2-2：散热器；2-3：热电制冷器；2-4：聚光器件；3：谐振腔；3-1：Nd:YAG晶体棒；3-2：凹面镜；3-3：第一平面镜；3-4：第二平面镜；4：移动样品台；4-1：待测物质；5：光谱仪；5-1：光纤；5-2：耦合透镜；6：计算机主机；A-1：泵浦光；A-2：激光晶体激发光；B-1：入射光；B-2：出射光；B-3：振荡光；C：等离子体发射光。

具体实施方式

以下结合附图通过实施例对本发明做进一步说明，以便更好地理解本发明。

实施例1

如图1所示是本实施例的基本结构图。