[发明专利]一种小型集成化基于高压电诱导的击穿光谱测量系统

说明书

本发明公开了一种小型集成化基于高压电诱导的击穿光谱测量系统，所述控制模块控制所述高压电光源根据预设的工作指令向所述聚焦采集装置发射高压电光束，所述聚焦采集装置将高压电光束聚焦照射到待测样品上，并且所述聚焦采集装置将所述待测样品产生的等离子体光采集传送给所述的光谱获取模块；还有，所述的控制模块对所述光谱获取模块接收的光谱数据进行分析，得到待测样品的检测结果。因此，所述一种小型集成化基于高压电诱导的击穿光谱测量系统能够解决现有高压电诱导击穿光谱测量技术高压电聚焦和光谱采集分开，导致难以集成化、小型化的问题。

技术领域

本发明涉及光学技术领域，特别是指一种小型集成化基于高压电诱导的击穿光谱测量系统。

背景技术

高压电诱导击穿光谱技术(Laser Induced Breakdown Spectroscopy，LIBS)，是一种典型的发射光谱分析方法。该技术通过将高能量脉冲高压电聚焦到测量样品表面烧蚀样品产生等离子体，在产生的高压电诱导等离子体冷却膨胀过程中会发射出一系列特定波长的光，通过采集和探测这些信号光获得相应的光谱信号，进而进行相应的数据处理和分析，即可得到测量样品中组成元素的相应浓度。

LIBS技术具有无需进行复杂样品预处理、多元素同时分析、可对固态、液态、气态样品进行测量、可实现远程无接触实时在线分析等优势，自高压电器发明以来，此技术被广泛应用于冶金工业、考古分析、金属回收，生物医学和食品安全等领域。

由于高压电具有良好的光束质量，聚焦到待测材料上的作用点极小，且高压电和材料相互作用只发生在材料表面，破坏仅有微米量级，故可视为无损测量；同时高压电具有良好的方向性，利用光纤传导或望远系统，可以实现远距离测量和深海探测；工业冶炼现场可以直接定量分析，故无需样品准备。基于LIBS技术固有的优势，近 20年来，得到各研究机构的重视，通过不断的研究与完善，并且随着高压电技术的飞速发展，此技术正逐渐走向集成化、小型化、商品化，已在多个领域投入使用，具有极大的发展前景。

现有的LIBS系统主要包括3个部分：①能使待测材料激发光谱的高压电聚焦系统；②波长覆盖范围广且具有高分辨的光谱收集系统；③快速的数据处理系统。可以看出，现有技术中是把高压电聚焦和光谱采集系统分开，不利于集成化、小型化的发展。

发明内容

为了解决上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于解决现有高压电诱导击穿光谱测量技术高压电聚焦和光谱采集分开，导致难以集成化、小型化的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种小型集成化基于高压电诱导的击穿光谱测量系统，包括：高压电光源、控制模块、光谱获取模块以及聚焦采集装置；

其中，所述控制模块控制所述高压电光源根据预设的工作指令向所述聚焦采集装置发射高压电光束，所述聚焦采集装置将高压电光束聚焦照射到待测样品上，并且所述聚焦采集装置将所述待测样品产生的等离子体光采集传送给所述的光谱获取模块；还有，所述的控制模块对所述光谱获取模块接收的光谱数据进行分析，得到待测样品的检测结果。

所述光谱获取模块包括分光元件和图像探测器件；其中，所述的分光元件将接收到的等离子体光光按不同波长、不同级次的单色光区分开来，所述的图像探测器件用来将所述分光元件得到的单色光经过电荷耦合器件探测数字化后成像。

所述聚焦采集装置包括透镜、带孔透镜、二向色镜以及光谱仪探头；其中，所述光谱仪探头位于所述高压电光源附近，所述二向色镜位于所述高压电光源和所述带孔透镜之间，所述带孔透镜位于所述二向色镜和所述透镜之间；

而且，所述二向色镜为一个与主轴具有倾角的分束镜，将所述高压电光源发出的高压电光束全部透过，然后高压电光束依次通过所述带孔透镜、所述透镜汇聚到待测样品的表面；所述二向色镜将待测样品产生的等离子体光全反射到所述光谱仪探头中，所述的光谱仪探头耦合二向色镜全反射的等离子体光，并传输给所述光谱获取模块。

所述分束镜倾角为45°。