[实用新型]一种激光烧蚀辅助共振激光诱导击穿光谱检测装置

说明书

本实用新型公开了一种激光烧蚀辅助共振激光诱导击穿光谱检测装置。该装置包括激光烧蚀、共振激发、光谱采集和系统控制四个部分，采用一束波长固定的光纤激光烧蚀待检测的固体样品，使其熔融、溅射和蒸发，产生持续的气溶胶，将气溶胶转移到一个新的空间位置后，再使用波长可调谐激光对气溶胶进行等离子体激发，将波长调谐至与被分析元素特征谱线对应的共振激发波长一致，使目标元素特征谱线增强，再对等离子体发射光进行采集分析，得到待分析元素含量。本实用新型实现了分析基体的统一，有效提高了信噪比，降低了基体效应和光谱干扰对激光诱导击穿光谱定量分析性能的影响。

技术领域

本实用新型属于原子发射光谱检测技术领域，具体涉及一种激光烧蚀辅助共振激光诱导击穿光谱检测装置。

背景技术

激光诱导击穿光谱(Laser-induced Breakdown Spectroscopy，简称LIBS)技术是一种激光等离子体光谱分析技术。LIBS技术样品处理简单，检测速度快，适合野外、实时在线及远程检测。然而，采用单激光作为激发源的常规LIBS技术难以克服基体效应和光谱干扰问题。物质中元素在物理或化学形态的不同对激光与物质相互作用、等离子体发射光强度、元素分析灵敏度及定量分析精准度都有直接影响，即所谓基体效应，它使得不同样品中同种元素难使用同一定标准曲线进行定量分析。轻微的基体效应会导致定量分析精准度不高，严重的基体效应将导致分析元素含量与特征谱线强度之间明显的非共线性，难以进行有效的定量分析。此外，所含元素众多的样品光谱复杂，元素谱线间相互干扰造成分析谱线强度偏高和谱峰位置偏移，导致分析误差增大。因此，迫切需求研发新的LIBS方法同时改善常规LIBS面临的基体效应和光谱干扰问题。

中国专利文献《一种基于双激光源的激光探针微区成分分析仪》(申请公布号：CN101782517 A)公开了一种采用固定波长激光和波长可协调激光的双激光光源激光探针微区成分分析仪，其基本原理是利用激光诱导荧光辅助激光诱导击穿光谱技术(laser-induced breakdown spectroscopy assisted with laser-induced fluorescence，LIBS-LIF)与等离子体空间约束技术相结合实现等离子体发射信号强度增强。由于该技术是利用固定波长激光直接对样品进行激发产生等离子体，并用波长可调谐激光直接对此等离子体进行二次激发，同时用空间约束机构对等离子体进行运动控制，实现光谱信号增强、探测极限降低及分析精度改善。如上可见，该文献并未进行样品基体的转换，从而实现分析样品基体的统一，难以克服由于不同样品基体的物化性质差异导致所激发等离子体的特性差异(基体效应)，如激发物质的量、等离子体温度和电子数密度等，这些因素都将影响分析结果的精准度。

中国专利文献《一种基于气雾化与共振激发的激光探针分析仪》(公开号为CN103712962 A)公开一种采用气雾化与共振激发相结合分析溶液成分的激光探针分析仪，其采用雾化器将溶液雾化产生气溶胶，用Nd:YAG激光对气溶胶激发产生等离子体，再用波长可调谐激光聚焦在等离子体上，对待分析元素进行共振激发，可实习对待分析元素特征谱线的增强，大幅改善分析灵敏度。但该装置仍存在以下问题：(1)只适用于液体样品分析，无法实现固体样品分析；(2)采用LIBS-LIF虽然可大幅提高谱线强度和分析灵敏度，但并未针对影响LIBS定量分析严重基体效应和光谱干扰问题提出解决方案。

中国专利文献《基于光纤激光器的便携式激光探针成分分析仪》(公开号为CN103743710 A)公开了一种以光纤激光器为等离子体激发源的便携式LIBS分析仪。该发明可降低LIBS仪器成本和体积，但直接用高重频光纤激光作为等离子体激发源，难以进行采集延时控制，强烈的光谱连续背景导致检测灵敏度较低，而且同样无法解决基体效应和光谱干扰问题。

实用新型内容

本实用新型提供一种激光烧蚀辅助共振激光诱导击穿光谱检测装置，目的在于改善常规LIBS面临的基体效应和光谱干扰问题。