[发明专利]一种共线异焦信号增强激光诱导击穿光谱分析装置及其方法

权利要求书

1.一种共线异焦信号增强激光诱导击穿光谱分析装置，其特征在于：其包括激光器、收集镜头、光谱仪、三维样品台、气瓶和电脑；三维样品台用于放置样品；激光器具有两个光路输出口并分别输出不同波长的脉冲激光，一路脉冲激光通过第一扩束器以第一倍数扩束后入射到偏振器的一个入光面，另一路脉冲激光通过第二扩束器以第二倍数扩束后入射到第一反射镜，第一发射镜将对应的脉冲激光发射至偏振器的另一入光面；偏振器将两个波长脉冲激光汇聚在同一光路实现合束共线传输；合束后的两路脉冲激光共同经第二反射镜和聚焦透镜汇聚并分别在样品表面和样品上方的共线非平面聚焦；气瓶用于在聚焦周围提供激光诱导等离子体产生的环境气体氛围，光谱仪通过采集聚焦区域的等离子体光谱信号得到光谱数据并与电脑电连接；电脑用于实现激光器和光谱仪的协同控制以及记录光谱数据。

2.根据权利要求1所述的一种共线异焦信号增强激光诱导击穿光谱分析装置，其特征在于：激光器为Nd:YAG激光器，Nd:YAG激光器为具有多波长脉冲输出功能的单腔体激光器，内置电路控制系统控制脉冲激光输出参数。

3.根据权利要求1所述的一种共线异焦信号增强激光诱导击穿光谱分析装置，其特征在于：第一扩束器和第二扩束器将脉冲光斑扩大至原来2-5倍，优化脉冲激光能量分布。

4.根据权利要求1所述的一种共线异焦信号增强激光诱导击穿光谱分析装置，其特征在于：两路脉冲激光分别通过一个能量衰减器再入射至对应的扩束器。

5.根据权利要求1所述的一种共线异焦信号增强激光诱导击穿光谱分析装置，其特征在于：三维样品台根据实验需求具备自动调整样品位置的功能。

6.根据权利要求1所述的一种共线异焦信号增强激光诱导击穿光谱分析装置，其特征在于：光谱仪通过光纤连接有收集镜头，收集镜头采集聚焦区域的等离子体光谱信号，收集镜头用于减小光谱采集色差和提升宽波段光谱采集效率。

7.根据权利要求6所述的一种共线异焦信号增强激光诱导击穿光谱分析装置，其特征在于：收集镜头为非球面透镜组，光纤为熔融石英光纤，光谱仪为覆盖UV、VIS 和NIR波长的宽波段光谱仪。

8.一种共线异焦信号增强激光诱导击穿光谱分析装置的测试方法，采用权利要求1至7任一项所述的一种共线异焦信号增强激光诱导击穿光谱分析装置，其特征在于：方法包括以下步骤：

S1，首先将样品置于三维样品台表面，调整到合适的高度位置；

S2，选择要实现的LIBS信号增强脉冲激光作用方式，设置脉冲激光1和脉冲激光2两路脉冲激光的输出波长参数，以形成脉冲激光波长组合；

S3，分别调节第一扩束镜和第二扩束镜的扩束倍数，以实现两束脉冲激光在样品表面和样品上方一定距离位置的共线非平面聚焦；

S4，通过光谱仪采集样品LIBS信号，根据元素特征谱线信号强度调整优化脉冲激光1和脉冲激光2的输出间隔时间，以获取元素的最佳灵敏激发与探测；

S5，在确定后的优化实验条件下，采集待测样品的LIBS数据，进行LIBS元素的高灵敏度有效检测。

9.根据权利要求8所述的一种共线异焦信号增强激光诱导击穿光谱分析装置的测试方法，其特征在于：通过激光器内置电路控制系统控制脉冲激光的输出，包括脉冲激光波长组合与脉冲间隔。

10.根据权利要求8所述的一种共线异焦信号增强激光诱导击穿光谱分析装置的测试方法，其特征在于：激光器的两个输出光路在Q-Switch或自由输出模式下均可输出基频、二倍频和四倍频波长的脉冲激光。