[发明专利]基于纳秒窄线宽激光探测的激光烧蚀吸收光谱测量装置

权利要求书

1.基于纳秒窄线宽激光探测的激光烧蚀吸收光谱测量装置，其特征在于，该装置包括电控位移台(4)，以及与所述电控位移台(4)相连的烧蚀单元和探测单元；

所述电控位移台(4)用于放置待测靶样品；

所述烧蚀单元用于采用飞秒激光通过冷烧蚀的方式烧蚀所述待测靶样品，以形成比纳秒激光烧蚀的等离子体羽流更低的等离子体羽流温度；

所述探测单元用于采用纳秒窄线宽可调谐激光作为探测光，对等离子体进行瞬态探测。

2.根据权利要求1所述的基于纳秒窄线宽激光探测的激光烧蚀吸收光谱测量装置，其特征在于，所述烧蚀单元包括依次设置的飞秒激光器(1)、平面反射镜(2)和平凸透镜(3)；

所述平面反射镜(2)和平凸透镜(3)用于将所述飞秒激光器(1)出射的一束飞秒脉冲激光聚焦至所述待测靶样品的表面，以产生等离子体羽流。

3.根据权利要求2所述的基于纳秒窄线宽激光探测的激光烧蚀吸收光谱测量装置，其特征在于，所述探测单元包括依次设置的纳秒窄线宽可调谐激光器(5)、第一分光镜(6)和第二分光镜(7)；

所述纳秒窄线宽可调谐激光器(5)作为共振激发光源，用于通过吸收光谱的方式探测等离子体羽流中的目标同位素原子；

所述分光镜(6)用于将所述纳秒窄线宽可调谐激光器(5)出射的一束波长可调谐的激光分成第一束光和第二束光，所述第一束光进入高精度波长计(9)，用于实时监测激光波长；所述第二束光到所述第二分光镜(7)中；

所述第二分光镜(7)用于将所述第二束光再次分成第三束光和第四束光，所述第三束光经平面反射镜(11)导入第一光敏探测器(10)记录光强；所述第四束光穿过等离子体羽流后被第二光敏探测器(8)记录光强。

4.根据权利要求3所述的基于纳秒窄线宽激光探测的激光烧蚀吸收光谱测量装置，其特征在于，该装置还包括与第二光敏探测器(8)、第一光敏探测器(10)相连的数据采集卡(13)，所述数据采集卡(13)用于同步采集所述第二光敏探测器(8)和第一光敏探测器(10)的脉冲光强度。

5.根据权利要求4所述的基于纳秒窄线宽激光探测的激光烧蚀吸收光谱测量装置，其特征在于，该装置还包括与数据采集卡(13)相连的计算机(14)；

所述计算机(14)用于同步读取与所述脉冲光强度同步的激光波长，将测得的出射激光与入射激光强度进行差分处理，获得所述待测靶样品中同位素原子的吸收强度；通过扫描激光波长，并利用波长计同时采集激光波长，将激光波长与同步测量得到的光敏探测差分信号进行关联，得到所述待测靶样品的同位素高精度吸收光谱。

6.根据权利要求5所述的基于纳秒窄线宽激光探测的激光烧蚀吸收光谱测量装置，其特征在于，所述计算机(14)还与所述电控位移台(4)相连，以控制所述电控位移台(4)运动。

7.根据权利要求4所述的基于纳秒窄线宽激光探测的激光烧蚀吸收光谱测量装置，其特征在于，该装置还包括数字延迟信号发生器(12)，所述飞秒激光器(1)、纳秒窄线宽可调谐激光器(5)以及数据采集卡(13)采集光敏探测器信号的时序受控于所述数字延迟信号发生器(12)。

8.基于纳秒窄线宽激光探测的激光烧蚀吸收光谱测量方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

出射一束飞秒脉冲激光，聚焦到待测靶样品的表面并烧蚀所述待测靶样品，以产生等离子体羽流；

出射一束波长可调谐的激光，分成两束光，一束能量较小的光用于实时监测激光波长；另一束能量较大的光被再次分成两束，其中一束光直接记录脉冲光强度，另一束光穿过等离子体羽流后记录脉冲光强度；

同步采集两个所述脉冲光强度，并通过同步读取与两个所述脉冲光强度同步的激光波长，将测得的出射激光与入射激光强度进行差分处理，获得所述待测靶样品的原子的收强度；

通过扫描激光波长，并利用波长计同时采集激光波长，将激光波长与同步测量得到的光敏探测差分信号进行关联，得到所述待测靶样品的同位素高精度吸收光谱。