[发明专利]一种微波辅助激发抑制激光诱导击穿光谱自吸收效应的装置和方法

摘要

本发明公开了一种微波辅助激发抑制激光诱导击穿光谱自吸收效应的装置和方法。所述装置包括脉冲激光器、会聚透镜、光谱仪、光电探测器、计算机、三维位移平台、微波探针和微波发生器。本发明利用微波辅助激发具有良好穿透能力，对等离子体中几乎所有元素的基态粒子进行同时激发，避免对中心同类元素发射光谱的自吸收，而且从源头出发来抑制并消除等离子体的自吸收效应，以提高激光诱导击穿光谱定量分析的准确度和精密度。本发明采用微波进行辅助激光诱导击穿光谱，微波能量通过探针近场辐射给激光等离子体，而不需要封闭腔，样品装载过程的简单，而且保留了激光诱导击穿光谱在大气环境中能实现快速、原位、实时、多元素、远程分析等优点。

主权项

1.一种微波辅助激发抑制激光诱导击穿光谱自吸收效应的装置，其特征在于，包括脉冲激光器(1)、会聚透镜(4)、光谱仪(8)、光电探测器(9)、计算机(10)、三维位移平台(11)、微波探针(12)和微波发生器(15)；其中：/n所述脉冲激光器(1)用于输出脉冲激光，其输出激光经会聚透镜(4)聚焦到三维位移平台(11)表面；/n所述微波探针(12)尖端对准所述会聚透镜(4)在三维位移平台(11)上的聚焦点，用于向该聚焦点辐射微波；微波探针(12)输入端接微波发生器(15)，用于馈入微波；/n所述微波探针的形状为双针结构，双针的间距为2mm，双针与样品表面平行，使激光束刚好从双针之间的缝隙通过；/n所述光谱仪带有光谱采集头(6)，其探头靠近所述聚焦点，用于采集该处等离子体的发射光谱；/n所述光谱仪(8)用于采集所述聚焦点处的光谱信息，其输出接光电探测器(9)，用于光信号转换为电信号；所述光电探测器(9)输出与计算机(10)相连；所述计算机(10)用于处理光电探测器(9)传来的光谱数据；/n工作时，样品置于三维位移平台(11)平面会聚透镜(4)聚焦点位置，用脉冲激光对待测样品进行烧蚀，激发产生等离子体后，然后利用磁控管或半导体微波器产生微波，微波能量通过阻抗匹配依次耦合进同轴电缆和微波探针，再通过微波探针进行近场辐射给激光等离子体；等离子体中的电子在微波电场作用下，加速运动，与其他的原子或分子发生激发或离化碰撞，通过对注入的微波能量进行精确调控，控制微波辅助激发对等离子体内部粒子加速时间，使其提供的能量满足等离子体中基态粒子跃迁到第一激发态能级，从而基态粒子的数目剧减，以实现抑制自吸收效应的作用；在脉冲激光和微波的作用下，产生等离子体；等离子体光谱信息被光谱仪(8)采集并通过光电探测器(9)转换为电信号，由计算机(10)处理得到样品的成份信息。/n