[发明专利]适用于磷光比光强法的光谱-温度标定装置及标定方法

权利要求书

1.一种适用于磷光比光强法的光谱-温度标定装置，其特征在于，所述光谱-温度标定装置包括：激光光源、激光传输系统、双色系统、加热系统、辐射光传输系统、信号采集系统和数据处理系统；

所述激光光源用于产生激发待测样品磷光的激光；所述激光传输系统位于所述激光光源的出射光路上；所述双色系统位于所述激光传输系统的反射光路和所述加热系统的出射光路上；所述加热系统位于所述双色系统的反射光路上；所述辐射光传输系统位于所述双色系统的透射光路上；所述信号采集系统位于所述辐射光传输系统的出射光路上；所述信号采集系统分别与所述激光光源和所述数据处理系统连接；

所述加热系统包括加热炉、待测样品和热电偶；所述待测样品放置在所述加热炉内的夹具上；所述待测样品表面涂覆有磷光涂层；所述热电偶焊接在所述待测样品背面；所述加热炉面向所述双色系统的一侧设置有光学窗口。

2.根据权利要求1所述的光谱-温度标定装置，其特征在于，所述激光传输系统包括功率计、分束器和反射镜；所述分束器设置在所述激光光源的出射光路上；所述功率计设置在所述分束器的反射光路上；所述反射镜设置在所述分束器的透射光路上。

3.根据权利要求2所述的光谱-温度标定装置，其特征在于，所述双色系统包括二向色镜；所述二向色镜设置在所述反射镜的反射光路上；所述加热炉设置在所述二向色镜的反射光路上；经所述二向色镜反射的激光透过所述光学窗口照射到所述待测样品上。

4.根据权利要求3所述的光谱-温度标定装置，其特征在于，所述辐射光传输系统包括长通滤波器和凸透镜；所述信号采集系统包括依次连接的单色仪、CCD探测器和采集卡；

所述二向色镜还设置在所述加热炉的出射光路上；所述长通滤波器和所述凸透镜依次设置在所述二向色镜的透射光路上；所述待测样品在激光诱导下辐射出的磷光从所述光学窗口出射后，经过所述二向色镜透射至所述长通滤波器，再经所述长通滤波器透射至所述凸透镜，由所述凸透镜将所述磷光聚焦于所述单色仪的入口狭缝处。

5.根据权利要求4所述的光谱-温度标定装置，其特征在于，所述数据处理系统包括计算机；所述采集卡还分别与所述激光光源和所述计算机连接；

所述单色仪用于从磷光信号中分离出单一波长的单色光信号输入至所述CCD探测器；所述CCD探测器将所述单色光信号转换成模拟电信号并输入至所述采集卡；所述模拟电信号中包含所述单色光信号的光强信息；所述采集卡将从所述CCD探测器输入的所述模拟电信号转换为数字光强信号并发送至所述计算机。

6.根据权利要求5所述的光谱-温度标定装置，其特征在于，所述单色仪用于连续改变输出的单色光的波长；所述计算机用于获取每一波长下的数字光强信号，并根据所述波长和对应的数字光强信号绘制出光谱特性曲线；所述计算机还与所述热电偶连接，用于获取所述待测样品表面的温度；所述计算机还用于根据所述温度和对应的光谱特性曲线生成光强比随温度的变化曲线作为标定曲线。

7.一种适用于磷光比光强法的光谱-温度标定方法，其特征在于，所述光谱-温度标定方法基于权利要求1所述的光谱-温度标定装置；所述光谱-温度标定方法包括：

将待测样品安装固定到加热炉内的夹具上；

设定所述加热炉的加热温度，启动所述加热炉对所述待测样品进行加热；

待所述加热炉内的温度稳定后，启动激光光源、激光传输系统、双色系统、辐射光传输系统、信号采集系统和数据处理系统；

所述信号采集系统在受到所述激光光源触发后，采集所述待测样品辐射出的磷光信号并将其转化成数字光强信号传入所述数据处理系统；

所述数据处理系统将所述信号采集系统在多个激光脉冲内的数字光强信号进行积分并绘图，生成磷光光强随波长变化的光谱特性曲线；

所述待测样品背面安装的热电偶采集所述待测样品表面的温度并发送至所述数据处理系统；

所述数据处理系统根据所述待测样品表面的温度和对应的所述光谱特性曲线生成光强比随温度的变化曲线作为标定曲线。