一種增強激光誘導(dǎo)等離子體信號的方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于激光光譜分析技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種增強激光誘導(dǎo)等離子體信號的
目.0
【背景技術(shù)】
[0002]激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)(Laser-1nducedbreakdown spectroscopy，簡稱 LIBS)是一種目前正在發(fā)展中的對樣品中元素成分進行快速、現(xiàn)場定量檢測的分析技術(shù)。其原理是利用高能量短脈沖的激光聚焦至樣品表面，產(chǎn)生瞬間高溫將聚焦處樣品激發(fā)到等離子態(tài)，所產(chǎn)生的等離子體幾乎可將樣品中的全部元素氣化并激發(fā)至高能態(tài)，當(dāng)它們回到基態(tài)時會發(fā)出各自的特征光譜，通過對光譜信號的探測就可獲得樣品中的所含元素種類和濃度。LIBS技術(shù)最大特點是無需或者需要很少的樣品預(yù)處理、快速實現(xiàn)多元素測量等優(yōu)點。由于對樣品破壞小，幾乎可以認為是一種無損檢測技術(shù)，在冶金、食品質(zhì)量安全、環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域具有很大的發(fā)展?jié)摿Α?br>[0003]但是，激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)容易受到激光能量的抖動、樣品的特性、等離子體溫度和電子密度等等因素的影響，從而導(dǎo)致激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)的檢測重復(fù)性不穩(wěn)定，靈敏度也較低，其較低靈敏度和較高檢出限也是目前LIBS技術(shù)發(fā)展的瓶頸。所以如何提高激光誘導(dǎo)擊穿光譜檢測技術(shù)的探測重復(fù)性和靈敏度是非常重要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明為解決現(xiàn)有激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)檢測重復(fù)性不穩(wěn)定，靈敏度低的技術(shù)問題，提出一種增強激光誘導(dǎo)等離子體信號的方法及裝置，利用微波輔助激光誘導(dǎo)擊穿光譜(Microwave Assisted-Laser Induced Breakdown Spectroscopy, MA-LIBS)的增強方式，改變等離子體生存環(huán)境，延長等離子體壽命時間，從而增強等離子體光譜信號強度。
[0005]為解決上述問題，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是:一種增強激光誘導(dǎo)等離子體信號的方法，在激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)系統(tǒng)上增加一個微波發(fā)生器3、微波天線4和微波腔體14 ;利用微波輔助激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)延遲等離子體壽命時間，增強等離子體信號強度；所述微波發(fā)生器3與微波天線4相連接；所述微波天線4置于樣品正上方2mm處；所述微波腔體14是一封閉腔體，將待測樣品6封閉在所述微波腔體14中。
[0006]優(yōu)選地，所述微波天線4包括天線探頭41，所述微波天線4采用同軸線連接，天線探頭41采用環(huán)形圈模式，環(huán)形圈直徑為3-8mm。
[0007]優(yōu)選地，所述天線探頭41置于樣品正上方2mm處。
[0008]—種增強激光誘導(dǎo)等離子體信號的裝置，包括激光器1、旋轉(zhuǎn)平臺7、計算機8、光譜儀9、光纖11和光纖探頭12 ;所述激光器I正下方設(shè)有聚焦透鏡12，所述旋轉(zhuǎn)平臺7置于聚焦透鏡12正下方；所述旋轉(zhuǎn)平臺7上放有樣品6，所述旋轉(zhuǎn)平臺7斜上方設(shè)有聚焦透鏡Π13 ;所述光纖探頭12通過光纖11與所述光譜儀9相連接；所述增強激光誘導(dǎo)等離子體信號的裝置還包括微波發(fā)生器3、微波天線4和微波腔體14 ;所述微波發(fā)生器3與微波天線4相連接；所述微波天線4置于樣品正上方；所述微波腔體14是一封閉腔體，旋轉(zhuǎn)平臺7和樣品6封閉在所述微波腔體14中。
[0009]優(yōu)選地，所述微波天線4包括天線探頭41，所述微波天線4采用同軸線連接，天線探頭41采用環(huán)形圈模式，環(huán)形圈直徑為3-8mm，環(huán)形圈模式可對激光誘導(dǎo)等離子體四周均勻加熱。
[0010]優(yōu)選地，所述天線探頭41置于樣品正上方2mm處，對產(chǎn)生的等離子體進行微波加熱，延遲等離子體壽命，增強等離子體光譜信號強度。
[0011 ] 優(yōu)選地，所述激光器I產(chǎn)生1064nm的激光束。
[0012]優(yōu)選地，所述激光器I發(fā)出的激光光束對準天線探頭41中心。
[0013]優(yōu)選地，所述微波腔體14上設(shè)有石英窗1141和石英窗II142 ;所述石英窗1141坐落在聚焦透鏡12正下方；所述石英窗II142坐落在聚焦透鏡1113左下方，所述聚焦透鏡1113通過石英窗II142聚焦光譜。
[0014]優(yōu)選地，所述微波腔體(14)為不銹鋼材料制成。
[0015]優(yōu)選地，所述微波發(fā)生器3下方設(shè)有微波控制盒5。
[0016]優(yōu)選地，所述微波發(fā)生器3的功率通過微波控制盒5調(diào)節(jié)。
[0017]優(yōu)選地，所述光譜儀9上設(shè)有ICXD高速相機10。
[0018]優(yōu)選地，所述微波加熱后等離子體的發(fā)射光譜經(jīng)過聚焦透鏡1113收集到光纖探頭12里面，并耦合到光譜儀9中進行數(shù)據(jù)采集與光電信號轉(zhuǎn)化。
[0019]優(yōu)選地，所述光譜儀9將數(shù)據(jù)傳送至計算機8進行譜圖分析。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明提供的一種增強激光誘導(dǎo)等離子體信號的方法及裝置，結(jié)構(gòu)簡單，便于實現(xiàn)，在原有的LIBS系統(tǒng)上增加一個微波發(fā)生器，利用微波發(fā)生器發(fā)出的電磁能對激光誘導(dǎo)等離子體進行加熱，延遲等離子體壽命時間，增加等離子體數(shù)目，增強等離子體信號強度，提高激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)的探測靈敏度。微波能量采用同軸輸出模式，操作簡單，接上微波天線即可，方便移動加熱部位，并且只需在待測樣品表面局部加熱，輸出功率小。
【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0022]圖2為傳統(tǒng)LIBS和MA-LIBS探測樣品中Mg元素的特征譜線圖。
[0023]圖3為傳統(tǒng)LIBS和MA-LIBS探測樣品中Cd元素的特征譜線圖。
[0024]附圖標(biāo)號:1、激光器；2、聚焦透鏡I ;3、微波發(fā)生器；4、微波天線；41、天線探頭；
5、微波控制盒；6、樣品；7、旋轉(zhuǎn)平臺；8、計算機；9、光譜儀；10、ICCD高速相機；11、光纖；12、光纖探頭；13、聚焦透鏡II ;14、微波腔體；141、石英窗I ;142、石英窗II。
【具體實施方式】
[0025]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施方式做更詳細的說明。
[0026]參見附圖1，一種增強激光誘導(dǎo)等離子體信號的方法，一種增強激光誘導(dǎo)等離子體信號的方法，在激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)系統(tǒng)上增加一個微波發(fā)生器3、微波天線4和微波腔體14 ;利用微波輔助激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)延遲等離子體壽命時間，增強等離子體信號強度；所述微波發(fā)生器3與微波天線4相連接；所述微波天線4置于樣品正上方2mm處；所述微波腔體14是一封閉腔體，將待測樣品6封閉在所述微波腔體14中。
[0027]利用上述方法制成的一種增強激光誘導(dǎo)等離子體信號的裝置，包括激光器1、旋轉(zhuǎn)平臺7、計算機8、光譜儀9、光纖11和光纖探頭12 ;所述激光器I正下方設(shè)有聚焦透鏡12，所述旋轉(zhuǎn)平臺7置于聚焦透鏡12正下方；所述旋轉(zhuǎn)平臺7上放有樣品6，所述旋轉(zhuǎn)平臺7斜上方設(shè)有聚焦透鏡Π13 ;所述光纖探頭12通過光纖11與所述光譜儀9相連接；所述增強激光誘導(dǎo)等離子體信號的裝置還包括微波發(fā)生器3、微波天線4和微波腔體14;所述微波發(fā)生器3與微波天線4相連接；所述微波天線4置于樣品正上方；所述微波腔體14是一封閉腔體，旋轉(zhuǎn)平臺7和樣品6封閉在所述微波腔體14中。
[0028]進一步地，所述微波天線4包括天線探頭41，所述微波天線4采用同軸線連接，天線探頭41采用環(huán)形圈模式，環(huán)形圈直徑為3-8mm。
[0029]進一步地，所述天線探頭41置于樣品正上方2mm處，對產(chǎn)生的等離子體進行微波加熱，延遲等離子體壽命，增強等離子體光譜信號強度。<