[发明专利]用于激光诱导击穿光谱系统的耐高温浸入式探头

摘要

本发明公开了一种用于激光诱导击穿光谱系统的耐高温浸入式探头，包括耐高温管(6)、耐高温管套(7)、耐高温管隔热垫片(8)、外部隔热层(9)、中间保护管(11)、束口片、镜筒、后端箱体(20)、温度传感器(14)、气压传感器(16)、进气口(23)、出气口(12)和丝杠传动系统(21)；本发明具备高温环境下多层控温腔体温度自动精确控制功能，能保证探头内光学元件的参数稳定。本发明采用激光测距、激光诱导击穿光谱信号和精密丝杠组成的粗——精结合二级伺服控制系统，实现了测量要求的快速准确定位，减少激光诱导击穿光谱系统工作时长，减轻激光器和信号处理单元负担。

主权项

一种用于激光诱导击穿光谱系统的耐高温浸入式探头，其特征在于：包括耐高温管(6)、耐高温管套(7)、耐高温管隔热垫片(8)、外部隔热层(9)、中间保护管(11)、束口片、镜筒、后端箱体(20)、温度传感器(14)、气压传感器(16)、进气口(23)、出气口(12)和丝杠传动系统(21)；其中，耐高温管(6)负责穿过炉渣层(3)浸入高温熔体(2)，并使高温熔体(2)进入耐高温管(6)内达一定高度；耐高温管套(7)用于夹持耐高温管(6)，其上部布置耐高温管隔热垫片(8)用于阻隔耐高温管(6)向中间保护管(11)传导传热；外部隔热层(9)负责减少并减缓外部高温熔体表面对中间保护管(11)的辐射传热，外部隔热层(9)与耐高温管隔热垫片(8)组合将中间保护管(11)整体与高温熔体隔离；中间保护管(11)用于支承整个探头结构，并开有冷却气体出气口(12)；双束口片的内孔束口用于减少耐高温管内部熔体表面对镜筒的辐射传热，不同内径的两层束口片将中间保护管内腔分为三层气压——温度的控温腔室，各层腔体配有若干出气口(12)及出气口电子阀(29)，出气口电子阀(29)可控制出气口(12)大小以调整各腔体气压和出气流量；镜筒负责装夹激光诱导击穿光谱系统的镜片，设计有微调装置用于装配镜片时微调，其中入射激光的激光入口(24)和信号激光的出口可根据需要互换；后端箱体(20)用于装载传感器电缆、激光诱导击穿光谱系统信号传导部件和冷却气体接入管道等管路线路，以及用于控制前端探头的控制板；传感器安装座(25)用于安装温度传感器(14)及气压传感器(16)，温度传感器(14)及气压传感器(16)用于检测探头镜筒处温度、气压状态；激光测距仪(22)负责测量探头距离高温熔体(2)表面的距离，使探头能迅速进入激光诱导击穿光谱系统的工作范围，在此期间不必开启激光诱导击穿光谱系统，以减少激光诱导击穿光谱系统信号处理单元要处理的数据量，并可依据测量距离推断探头是否处于危险深度以确保探头工作安全；丝杠传动系统(21)包括丝杠和伺服电机，负责进入信号激发范围前的大范围快速下降及激光诱导击穿光谱系统寻找最佳信号时的位置微调。