[发明专利]一种水下光谱检测的装置与方法

权利要求书

1.一种水下光谱检测的方法，其特征在于：将脉冲激光器、光谱仪、控制电路板、聚焦透镜组、二向色镜、收集透镜组、光纤、放置于密封舱中，构成水下激光诱导击穿光谱模块；由缓冲舱、进气蠕动泵、喷射针头、导流蠕动泵、导流针头和导管组成微气柱辅助模块；微气柱辅助模块用于在水下制造出一小段稳定的柱状气流；工作时，在控制电路板的控制下，脉冲激光器发射出激光脉冲，被聚焦透镜组聚焦后，透过密封舱窗口聚焦于密封舱窗口外侧的水体中，进气蠕动泵抽取缓冲舱内的气体，经由喷射针头喷出，导流蠕动泵一侧连接缓冲舱，另一侧连接导流针头，导流蠕动泵和导流针头吸收喷射出的全部气体和部分液体，在激光焦点位置形成直径微小、形状稳定的圆柱形气柱，激光在水体和微气柱界面位置上击穿形成等离子体，等离子体的辐射光谱由聚焦透镜组所收集，经二向色镜反射、收集透镜组聚焦后进入光纤，由光谱仪分光得到光谱数据，再由控制电路板读取，并将光谱数据传输至岸基计算机进行数据处理，最终实现水中元素成分的分析；导流针头收集的气体和水体经导管注入缓冲舱。

2.根据权利要求1所述的水下光谱检测的方法，其特征在于：微气柱辅助模块中载气可根据检测目标的不同，在空气、氦气、氖气、氩气中选择不同的气体种类。

3.根据权利要求1所述的水下光谱检测的方法，其特征在于：喷射针头和导流针头的孔径、喷射针头和导流针头之间的距离、进气蠕动泵和导流蠕动泵的流速参数根据检测环境中压力、温度的变化进行选择和调整。

4.根据权利要求1所述的水下光谱检测的方法，其特征在于：缓冲舱在现场可实现的情况下省略，利用水面以上的空气或气瓶来提供载气。

5.根据权利要求1所述的水下光谱检测的方法，其特征在于：脉冲激光器所输出的激光波长为1064nm，激光单脉冲能量在几个毫焦到几百个毫焦调节，脉冲的脉宽在飞秒量级到纳秒量级中选择。

6.根据权利要求1所述的水下光谱检测的方法，其特征在于：根据探测目标的要求，光谱仪的工作光谱范围在185nm到1000nm之间。

7.根据权利要求1所述的水下光谱检测的方法，其特征在于：开启检测后，脉冲激光器会始终保持正常工作，控制电路板的时序控制模块在接收触发信号后，延时t1发射出激光脉冲，在时间间隔t2后打开光谱仪探测器的门控开关，探测器门宽为t3，之后关闭，获得激光诱导击穿光谱信号；时间间隔t2在200ns-1200ns之间设置。