[发明专利]基于激光诱导击穿光谱的便携式烟气重金属元素检测系统

权利要求书

1.一种基于激光诱导击穿光谱的便携式烟气重金属元素检测系统，包括：

脉冲激光器（1），产生纳秒激光脉冲，用于击穿待测烟气产生等离子体发光光子；

气体腔（3），通过第一光纤（2）与所述脉冲激光器（1）相连，为待测烟气样品的检测区域；包括：

气体腔第一部分（31），包括：

第一透镜（4），设置于气体腔第一部分（31）内，边缘与气体腔第一部分（31）的内壁密封设置；

第二透镜（5），设置于第一透镜之后并与第一透镜共轴，为非球透镜, 焦距小于25mm，数值孔径高于0.2，聚焦后光斑直径小于6微米；以及

光纤耦合接口（6），设置于气体腔第一部分（31）的侧壁；

气体腔第二部分（32），包括：进气口（8）以及出气口（7）；

所述第一光纤的光纤头位于气体腔第一部分（31）腔壁内，且在第一透镜（4）的后焦平面；

第二光纤（9），一端固定于所述光纤耦合接口（6），其光纤头设置于所述第二透镜（5）的焦平面上并对准第二透镜的焦点位置，用于将等离子体发光光子耦合进入第二光纤（9）中；

光谱仪（10），与所述第二光纤（9）另一端相连，用于解析待测烟气中危害物的种类以及在烟气中的丰度；

抽气泵（12），通过管道与所述气体腔第二部分（32）相连，相连接的管道上设置有出气阀（11），用于对气体腔（3）进行抽气，使待测烟气快速填充和置换；以及

气体袋（14），用于填充待测烟气样品，通过管道与所述气体腔第二部分（32）相连，相连接的管道上设置有进气阀（13）。

2.根据权利要求1所述的基于激光诱导击穿光谱的便携式烟气重金属元素检测系统，所述脉冲激光器（1）产生的纳秒激光脉冲宽度小于10ns，脉冲能量大于50 mJ。

3.根据权利要求1所述的基于激光诱导击穿光谱的便携式烟气重金属元素检测系统，所述气体腔第一部分（31）和气体腔第二部分（32）通过密封圈和螺丝密封连接，且可拆卸。

4.根据权利要求1所述的基于激光诱导击穿光谱的便携式烟气重金属元素检测系统，所述第一光纤（2）用于将脉冲激光器（1）产生的纳秒激光脉冲耦合并导入所述气体腔（3），所述第一光纤（2）的抗激光损伤阈值高于200 mJ/cm²。

5.根据权利要求1所述的基于激光诱导击穿光谱的便携式烟气重金属元素检测系统，所述的光纤耦合接口（6）位于所述第二透镜（5）的焦平面上，并对准所述第二透镜（5）的焦点位置。

6.根据权利要求1所述的基于激光诱导击穿光谱的便携式烟气重金属元素检测系统，所述光谱仪（10）的谱分辨率小于0.1nm，光谱测量范围覆盖200-980nm波段。

7.根据权利要求1所述的基于激光诱导击穿光谱的便携式烟气重金属元素检测系统，所述第二光纤（9）为由7个光纤芯组成的光纤束，所述7个光纤芯作为独立的光纤经由SMA接口与所述光谱仪（10）的7个通道相连接。

8.根据权利要求1所述的基于激光诱导击穿光谱的便携式烟气重金属元素检测系统，所述光谱仪（10）包括CCD相机，用于将所述等离子体发光光子成像。

9.根据权利要求8所述的基于激光诱导击穿光谱的便携式烟气重金属元素检测系统，所述CCD相机记录的原子发射光谱中包含有烟气重金属元素分子相对应的特征谱线。