| 主权项 |
一种双重复用激光光谱火星矿物成分分析系统，它包括光学头部(3)、光纤复用器(5)、短波光纤(6)、中波光纤(7)、长波光纤(8)、短波光谱仪(9)、中波光谱仪(10)、长波光谱仪(11)、定标板支架(12)、定标板(13)、指向镜支架(21)、二维指向镜(22)、二维转动控制组件(53)、指向镜控制电缆(54)及载荷控制器(19)；其特征在于：光学头部(3)包括显微成像探测器(23)、自聚焦探测器(24)、第二分色片(25)、第一分色片(26)、中继透镜组(27)、主镜(28)、主镜支撑架(29)、次镜调焦组件(30)、次镜(31)、次镜支撑架(32)、自聚焦激光器(33)、多色镜(34)、保护窗口(35)、拉曼全反镜(37)、LIBS全反镜(39)、转折镜(40)、倍频选择机构(41)、二倍频器(42)、三倍频器(43)、四倍频器(44)、扩束准直镜(45)、光路切换器(46)、分控制线缆(49)、主激光器(50)、尾部保护罩(51)、光学头部控制线缆(20)及紫外可见光谱仪光纤(4)；短波光谱仪(9)、中波光谱仪(10)、长波光谱仪(11)及载荷控制器(19)安装在火星车内；定标板(13)由若干块LIBS及拉曼定标样品组成，通过定标板支架(12)安装在火星车顶板(14)上；指向镜支架(21)底部安装在火星车顶板(14)上，并在该处开有圆孔(52)，二维指向镜(22)安装在指向镜支架(21)上方；光学头部(3)上方开有透明保护窗口(35)，其形状尺寸与圆孔(52)一致，光学头部(3)安装在火星车顶板(14)下面，安装位置保证透明保护窗口(35)与圆孔(52)位置一致；显微成像探测器(23)、自聚焦探测器(24)、次镜调焦组件(30)、自聚焦激光器(33)、光路切换器(46)、倍频选择机构(41)及主激光器(50)各自带有分控制线缆(49)，七路分控制线缆(49)组成光学头部控制线缆(20)，与载荷控制器(19)相联接，用于接收载荷控制器(19)的控制信号，其中显微成像探测器(23)与自聚 焦探测器(24)还可通过光学头部控制线缆(20)向载荷控制器(19)反馈测量信息，载荷控制器(19)通过指向镜控制电缆(54)与二维转动控制组件(53)相连，用以发出控制信号，使二维指向镜(22)绕水平轴和垂直轴转动，实现二维指向；短波光谱仪(9)、中波光谱仪(10)与长波光谱仪(11)均采用Czerny‑Turner形式的平面光栅光谱仪结构，传感器均采用ICCD面阵传感器，其极高灵敏度可保证LIBS探测的同时传感脉冲激光诱导拉曼极其微弱的光谱信号；短波光谱仪(9)、中波光谱仪(10)与长波光谱仪(11)各自通过USB接口传输线(18)与载荷控制器(19)联接，向载荷控制器(19)输出光谱信号并且接收载荷控制器(19)的控制信号，用于同步开启长波ICCD探测器(15)、中波ICCD探测器(16)、短波ICCD探测器(17)进行曝光及调节曝光时间TB；载荷控制器(19)可给主激光器(50)发启动脉冲，并控制主激光器(50)与短波光谱仪(9)、中波光谱仪(10)与长波光谱仪(11)开启之间的延时TD；次镜(31)与主镜(28)组成卡塞格林望远镜结构，次镜(31)安装在次镜支撑架(32)上，可由次镜调焦组件(30)控制沿主光轴(38)平移，从而改变卡塞格林望远镜的焦距，实现不同距离的激光聚焦，主镜(28)安装在主镜支撑架(29)上；主激光器(50)发射的脉冲激光束经光路切换器(46)切换到第一路时，先由扩束准直镜(45)扩束准直、LIBS全反镜(39)反射、转折镜(40)转折后，再由次镜(31)反射，主镜(28)反射后，沿主光轴(38)向上行进，通过保护窗口(35)向上穿出，再通过二维指向镜(22)改变行进方向，实现对目标位置点的激光聚焦；二倍频器(42)、三倍频器(43)与四倍频器(44)安装在倍频选择机构(41)上，可由倍频选择机构(41)控制选择二倍频器(42)、三倍频器(43)、或是四倍频器(44)切入第二光轴(36)；主激光器(50)发射的脉冲激光束经光路切换器(46)切换到第二路时，先经二倍频器(42)、三倍频器(43)、或是四倍频器(44)进行倍频，倍频 后的脉冲激光束依次经拉曼全反镜(37)、多色镜(34)反射，沿主光轴(38)向上行进，通过保护窗口(35)向上穿出，再通过二维指向镜(22)改变行进方向，实现对目标位置点的激光照射；主光轴(38)、第二光轴(36)、第四光轴(48)三者平行；主光轴(38)与第三光轴(47)垂直；主光轴(38)及指向光轴(55)与二维指向镜(22)的法线共面，满足反射定律的几何关系，主光轴(38)与指向光轴(55)的交点为二维指向镜(22)的中心，定义为主参考点(56)。根据定标板(13)相对于主参考点(56)的空间位置，即距离和方位角，可算出对应二维指向镜的角度值及卡塞格林望远镜的焦距值，这些值储存在载荷控制器(19)的存储器中作为预设值供调用，用以实现对定标板(13)上定标样品的指向和激光聚焦。 |
