专利名称：偏振分辨激光诱导击穿光谱分析系统及其光谱分析的方法
技术领域：
本发明属于光谱分析技术领域，涉及一种光谱分析系统，尤其涉及一种偏振分辨激光诱导击穿光谱分析系统；同时，本发明还涉及利用上述光谱分析系统进行光谱分析的方法。
背景技术：
激光诱导击穿光谱(Laser-induced Breakdown Spectroscopy,LIBS)技术是将一束高能量的脉冲激光聚焦到某一待分析物质的表面产生高温等离子体，被激光剥离出来的少量物质在高温等离子中被原子化和离子化，并发出原子或者离子的特征光谱辐射，通过分析光谱强度来实现对样品中元素浓度(或含量)的分析。由于LIBS测量方法所具有的优点，如不需对样品进行预处理，快速、无损检测，高灵敏度，可以对固体、液体、气体中的悬浮颗粒等进行实时的现场检测，可实现快速工业在线和远距离分析等特点，所以LIBS测量方法逐渐成为化学分析的一种重要方法。影响LIBS分析检测的主要因素有激光的能量密度，激光的波长，激光脉冲宽度，样品的物理化学性质，以及周围环境气体的性质和压力等的影响。然而目前无论是单脉冲、双脉冲或是光电双脉冲LIBS技术，所需的系统机构复杂，不便于携带远程操作。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种偏振分辨激光诱导击穿光谱分析系统，可实现远距离检测，并能很好的抑制等离子体韧致电子辐射和抑制连续谱的强度。此外，本发明还提供利用上述光谱分析系统进行光谱分析的方法，可实现远距离检测，并能很好的抑制等离子体韧致电子辐射和抑制连续谱的强度。为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案一种偏振分辨激光诱导击穿光谱分析系统，所述系统包括脉冲激光器、激光脉冲光路、样品台、椭圆球面镜、光收集系统、偏振器件、光谱仪、计算机；所述脉冲激光器用以产生激光，产生的激光经激光脉冲光路作用在位于样品台的样品上；所述激光脉冲光路由一组全反射镜和透镜组成，或者为满足条件的光纤；样品经脉冲激光剥蚀后产生的光辐射通过椭圆球面镜反射后再经光收集系统及偏振器件进入光谱仪；所述计算机连接光谱仪，用以负责数据分析。作为本发明的一种优选方案，所述椭圆球面镜长轴上的两个焦点分别作为样品方式位置和收集光聚焦点。作为本发明的一种优选方案，所述椭圆球面镜长轴上的两个焦点中，近焦点作为样品放置位置，远焦点作为收集光焦点。
作为本发明的一种优选方案，所述光收集系统为一组透镜，或者为满足条件的光线。作为本发明的一种优选方案，所述激光脉冲光路由两台全反镜和一个透镜组成。作为本发明的一种优选方案，所述激光脉冲光路为带透镜的光纤，作用于样品时的激光光路与椭圆球面镜的长轴重合。利用上述的偏振分辨激光诱导击穿光谱分析系统进行光谱分析的方法，所述方法包括如下步骤步骤SI，脉冲激光器发出高功率短脉冲激光经光路装置作用在样品上产生离子体火花；步骤S2，弧光放电产生的电火花的发光光辐射经偏振器后通过光收集系统进入光谱仪；步骤S3，光谱仪将信息传送至计算机做数据分析； 步骤S4,计算机控制光谱仪的输出波长或波长范围；步骤S5，把样品的信号强度和元素浓度比较，分析得出元素样品的浓度。本发明的有益效果在于本发明提出的偏振分辨激光诱导击穿光谱分析系统及其光谱分析的方法，结构简单，便于携带远程操作，同时可提高检测灵敏度。利用脉冲激光通过光纤传输可实现远距离检测，本发明还利用偏振器可很好的抑制等离子体韧致电子辐射和抑制连续谱的强度。
图I为本发明偏振分辨激光诱导击穿光谱分析系统的组成示意图。图2为激光脉冲光路的一种组成不意图。图3为激光脉冲光路的另一种组成示意图。
具体实施例方式下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。实施例一请参阅图1，本发明揭示了一种偏振分辨激光诱导击穿光谱分析系统，所述系统包括脉冲激光器I、激光脉冲光路2、样品台3、椭圆球面镜4、光收集系统6、偏振器件5、光谱仪7、计算机8。其中，所述激光脉冲光路2由一组全反射镜和透镜组成，或者为满足条件的光纤。请参阅图2，激光脉冲光路2由两台全反镜A、B和一个透镜C组成；图3为激光脉冲光路2的另一种组成，图3中，激光脉冲光路2为带透镜D的光纤，此时效果更理想，但要求作用于样品时的激光光路与椭圆球面镜4的长轴重合。所述光收集系统6为一组透镜，或者为满足条件的光线。所述椭圆球面镜4长轴上的两个焦点F1、F2分别作为样品方式位置和收集光聚焦点。优选地，近焦点Fl作为样品放置位置,远焦点F2作为收集光焦点。本发明系统的作用过程为所述脉冲激光器I用以产生激光，产生的激光经激光脉冲光路2作用在位于样品台3的样品上。样品经脉冲激光剥蚀后产生的光辐射通过椭圆球面镜4反射后再经光收集系统6及偏振器件5进入光谱仪7 ;所述计算机8连接光谱仪7，用以负责数据分析。 以上介绍了本发明偏振分辨激光诱导击穿光谱分析系统的组成，本发明在揭示上述光谱分析系统的同时，还揭示了利用上述的光谱分析系统进行光谱分析的方法，所述方法包括如下步骤步骤SI脉冲激光器发出高功率短脉冲激光经光路装置作用在样品上产生离子体火花；步骤S2弧光放电产生的电火花的发光光辐射经偏振器后通过光收集系统进入光谱仪；步骤S3光谱仪将信息传送至计算机做数据分析；步骤S4计算机控制光谱仪的输出波长或波长范围；步骤S5把样品的信号强度和元素浓度比较，分析得出元素样品的浓度。综上所述，本发明提出的偏振分辨激光诱导击穿光谱分析系统及其光谱分析的方法，结构简单，便于携带远程操作，同时可提高检测灵敏度。利用脉冲激光通过光纤传输可实现远距离检测，本发明还利用偏振器可很好的抑制等离子体韧致电子辐射和抑制连续谱的强度。这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。
权利要求
1.一种偏振分辨激光诱导击穿光谱分析系统，其特征在于，所述系统包括脉冲激光器、激光脉冲光路、样品台、椭圆球面镜、光收集系统、偏振器件、光谱仪、计算机； 所述脉冲激光器用以产生激光，产生的激光经激光脉冲光路作用在位于样品台的样品上； 所述激光脉冲光路由一组全反射镜和透镜组成，或者为满足条件的光纤； 样品经脉冲激光剥蚀后产生的光辐射通过椭圆球面镜反射后再经光收集系统及偏振器件进入光谱仪； 所述计算机连接光谱仪，用以负责数据分析。
2.根据权利要求I所述的偏振分辨激光诱导击穿光谱分析系统，其特征在于 所述椭圆球面镜长轴上的两个焦点分别作为样品方式位置和收集光聚焦点。
3.根据权利要求2所述的偏振分辨激光诱导击穿光谱分析系统，其特征在于 所述椭圆球面镜长轴上的两个焦点中，近焦点作为样品放置位置，远焦点作为收集光焦点。
4.根据权利要求I所述的偏振分辨激光诱导击穿光谱分析系统，其特征在于 所述光收集系统为一组透镜，或者为满足条件的光线。
5.根据权利要求I所述的偏振分辨激光诱导击穿光谱分析系统，其特征在于 所述激光脉冲光路由两台全反镜和一个透镜组成。
6.根据权利要求I所述的偏振分辨激光诱导击穿光谱分析系统，其特征在于 所述激光脉冲光路为带透镜的光纤，作用于样品时的激光光路与椭圆球面镜的长轴重口 ο
7.利用权利要求I至6之一所述的偏振分辨激光诱导击穿光谱分析系统进行光谱分析的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤 步骤SI，脉冲激光器发出高功率短脉冲激光经光路装置作用在样品上产生离子体火花； 步骤S2，弧光放电产生的电火花的发光光辐射经偏振器后通过光收集系统进入光谱仪； 步骤S3，光谱仪将信息传送至计算机做数据分析； 步骤S4，计算机控制光谱仪的输出波长或波长范围； 步骤S5，把样品的信号强度和元素浓度比较，分析得出元素样品的浓度。
全文摘要
本发明揭示了一种偏振分辨激光诱导击穿光谱分析系统及其光谱分析的方法，所述系统包括脉冲激光器、激光脉冲光路、样品台、椭圆球面镜、光收集系统、偏振器件、光谱仪、计算机；所述脉冲激光器用以产生激光，产生的激光经激光脉冲光路作用在位于样品台的样品上；所述激光脉冲光路由一组全反射镜和透镜组成，或者为满足条件的光纤；样品经脉冲激光剥蚀后产生的光辐射通过椭圆球面镜反射后再经光收集系统及偏振器件进入光谱仪；所述计算机连接光谱仪，用以负责数据分析。本发明提出的偏振分辨激光诱导击穿光谱分析系统及其光谱分析的方法，结构简单，便于携带远程操作，同时可提高检测灵敏度。
文档编号G01J3/28GK102854173SQ20121039061
公开日2013年1月2日 申请日期2012年10月15日 优先权日2012年10月15日
发明者王海鸣, 陈进友 申请人:无锡天授信息科技有限公司
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