基于单束光分束的激光诱导击穿光谱分析方法及实施装置

摘要

本发明公开了一种基于单光束分束的激光诱导击穿光谱分析方法及其实施装置，包括光路相应联接的激光源、激光分束装置、直路光学传输装置、旁路光学传输装置，以及光纤探测器、光谱仪和数据分析器，由激光分束装置将激光源发射的一束激光分成两束激光，一束激光由直路光学传输装置聚焦后垂直入射到样品表面，另一束激光由旁路光学传输装置调整激光入射角度至与垂直入射激光在样品表面上的作用点重合的角度并经聚焦入射到样品表面，两束激光共同激发样品产生等离子体，收集等离子体的光纤探测器由光纤与光谱仪相连，将等离子体发射光谱耦合进光谱仪，光谱仪通过USB数据线将采集的光谱数据传输给数据分析器对样品成分进行检测分析，得到样品成分信息。

主权项

一种基于单束光分束的激光诱导击穿光谱分析的装置，主要包括光路相应联接的激光源(1)、激光分束装置(2)、直路光学传输装置(3)、旁路光学传输装置(4)，以及光纤探测器(5)、光谱仪(6)和数据分析器(7)，所述激光分束装置将激光源发射的一束激光分成两束激发激光，其中一束激发激光由直路光学传输装置聚焦后垂直入射到样品表面，另一束激发激光由旁路光学传输装置调整激光入射角度至与直路激发激光在样品表面上的作用点重合的角度并经聚焦入射到样品表面，两束激发激光共同激发样品产生等离子体，检测窗口对准等离子体的光纤探测器由光纤与光谱仪相连，将等离子体发射光谱耦合进光谱仪，光谱仪通过USB数据线将采集的光谱数据传输给数据分析器对样品成分进行检测分析；其特征在于所述激光分束装置(2)由一个具备旋转功能的第一镜架和安置在镜架上的一个激光分束镜(8)构成，具备旋转功能的镜架负责固定分束镜，并通过旋转功能改变分束镜轴线与入射激光的夹角α，其中α∈(0°,90°)；所述旁路光学传输装置(4)由至少一个第一反射镜(14)、焦长为f₂的第二聚焦透镜(16)、安装第一反射镜的第三镜架、安装第二聚焦透镜的第四镜架、半径为R₁的第一圆弧型轨道(15)、半径为R₂的第二圆弧型轨道(17)组成，所述第三镜架可移动的设置在第一圆弧型轨道(15)上，所述第四镜架可移动的设置在第二圆弧型轨道(17)上，且第二圆弧型轨道的半径R₂与f₂一致，第三镜架和第四镜架均为具有旋转功能的镜架；所述旁路光学传输装置设置有旁路激发激光调整光路，该调整光路由第二反射镜(12)、第三反射镜(13)、分别安装第二反射镜和第三反射镜且具备旋转功能的第五镜架和第六镜架组成，两个反射镜通过各自镜架的旋转改变角度，进而实现旁路激发激光位置的调整；所述旁路激发激光调整光路的第二反射镜(12)和第三反射镜(13)平行设置，且第三反射镜(13)的位置高度与第一反射镜(14)的位置高度保持一致；第一反射镜(14)的轴线方向与水平方向的夹角设置为(45°‑β/2)，第一反射镜(14)相对于样品表面的高度设置为R₁cosβ，其中β为两束激光预定的入射夹角；所述第一圆弧型轨道(15)和所述第二圆弧型轨道(17)的圆心重合，并且与直路光学传输装置中的第一聚焦透镜(11)的焦点重合；其特征在于第二聚焦透镜的轴线与垂直方向的夹角为β、第二聚焦透镜相对于样品表面的高度为R₂cosβ。