[发明专利]一种激光诱导击穿光谱分析仪

说明书

本发明涉及一种激光诱导击穿光谱分析仪，能够同时进行至少一个成分的特征谱线的检测与分析，包括一滤波系统，对多波长复合光谱的光线进行分离，滤波系统包括：第一透镜组，衍射光栅和滤波元件，滤波元件为具有五个以上表面的棱柱体，至少包括入射面、第一出射面、第二出射面以及两个具有反射功能的表面，入射光线中的所需波长的光线经过滤波元件后，被与第一出射面相邻的光线分离端子所接收，其余波长的光线从不同于第一出射面的表面从滤波元件出射，不进入相应的光线分离端子形成干扰。

技术领域

本发明属于光谱测量及成像技术领域，涉及一种激光诱导击穿光谱分析仪，尤其是基于光学元件组合实现多光谱的分离与高分辨成像。

背景技术

激光诱导击穿光谱分析仪需要对激光诱导等离子体产生的复合光谱进行分光，检测不同波段的峰强进行元素定性和定量分析，在全谱检测过程中分光方法大多采用光栅加CCD方式，对全波段光谱进行分光检测，然而在某些特定应用下，无需检测全波段光谱强度，仅需要检测某几个特定波长的光谱强度，在这种情况下大多采用滤波方式去除无效光谱，然而传统的滤波系统采用滤波镜和反射镜进行滤波分束，效果不好，导致激光诱导等离子体产生的光线波段光分离不清，对探测结果造成影响。同时，现有技术中为保证好的波段分离效果，需要采用大量的光学元件，导致成本提高，多个光学元件也对组装制造提出更高的要求。需要注意的是，分离过程中的干扰光线也会对测试结果产生影响，以往的技术中没有提出将待滤除光线引导出采集光路，彻底去除干扰光线的解决方案。

本发明提出的激光诱导击穿光谱分析仪能够克服现有技术中的上述问题。

发明内容

本发明的激光诱导击穿光谱分析仪，能够同时进行至少一个成分的特征谱线的检测与分析，包括：激光光源系统，其发出高能量脉冲激光通过透镜聚焦到样品表面；样品台，承载待测样品，被烧蚀的样品形成激光诱导等离子体，向四周发射多波长复合光谱的光线；光线收集端子，用于收集所述发射的多波长复合光谱的光线，并将其全部引导至滤波系统；光线分离端子，用于采集经所述滤波系统滤波后的所需波长的光线，并将其引导至光电检测器；其特征在于：所述滤波系统，对所述发射的多波长复合光谱的光线进行分离，滤波系统包括：第一透镜组，衍射光栅和滤波元件，滤波元件为具有五个以上表面的棱柱体，至少包括入射面、第一出射面、第二出射面以及两个具有反射功能的表面，入射光线中的所需波长的光线经过滤波元件后，被与第一出射面相邻的光线分离端子所接收，其余波长的光线从不同于第一出射面的表面从滤波元件出射，不进入相应的光线分离端子形成干扰。

优选地，第一透镜组具有负屈光度，至少包括具有正屈光度的第一透镜和具有负屈光度的第二透镜。

优选地，还包括第二透镜组，位于衍射光栅和滤波元件之间，并具有正屈光度和非球面表面，第二透镜组至少包括一复合透镜。

优选地，滤波元件至少包括以下表面：第一面为入射面，第二面附有可控制角度的阵镜，第三面为第二出射面，第四面覆盖有反射镜面，第五面为第一出射面。

优选地，第一面附加有滤光器或涂覆有滤光膜。

优选地，入射光线进入滤波元件后，经第四面的反射镜面反射至第二面，阵镜被控制以一定角度接收光线，并将所需波长的光线反射出第五面，所需波长的光线被与第五面相邻的光线分离端子所接收。

优选地，入射光线进入滤波元件后，经第四面的反射镜面反射至第二面，调整第二面的阵镜的角度，使其余波长的光束被反射后从第三面或第四面未覆盖有反射镜面的部分射出滤波元件，或其余波长的光束直接从第二面射出滤波元件。

优选地，光线分离端子为多个，对应收集不同波长的光线。

优选地，所述第一透镜组中的第一透镜物侧面到第一透镜组中的最后一个透镜的像侧面的距离D1，与滤波系统总长度L比值为0.15<D1/L<0.3。