一种石英音叉式激光击穿检测装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及光谱测量技术领域，特别是一种使用石英音叉的光声光谱法的激光诱 导击穿检测装置，适用于物质浓度定量分析。
【背景技术】
[0002] 激光诱导击穿光谱法是一种激光烧灼式光谱分析方法，激光经过透镜聚焦到待测 物质上（可以是固体、液体或气体），当激光的能量密度大于待测物质击穿阈值时，先会产 生纳米例子云团，激光继续照射就会产生等离子体，这种等离子体的局部能量密度及温度 非常高，用光谱仪收集待测物质等离子体表面产生的发射谱线的信号，就可以根据发射谱 线的强度而定量分析里面物质的浓度。
[0003] 分子光谱学的气体检测技术具有灵敏度高、选择性好、可实时在线检测等优点，近 年来备受人们关注，尤其是光声光谱，更是具有对光源波长无选择性而被广泛应用。传统 的光声光谱采用麦克风对声波进行探测，2002年美国莱斯大学率先使用石英音叉代替麦克 风，使得装置的体积大大减小，取得了较理想的效果。
[0004] 目前，目前的激光诱导击穿光谱法的检测极限为ppm量级，还存在检测灵敏度较 低的问题。而用光声光谱法直接检测固体物质，由于存在谱线加宽问题而导致检测灵敏度 下降以及谱线难以区分的问题。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种具有更高检测灵敏度石英 音叉式激光击穿检测装置。
[0006] 为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：
[0007] -种石英音叉式激光击穿检测装置，包括光声吸收腔、激发光源、激发光源控制 器、检测光源、检测光源控制器、检测光调制单元、石英音叉探测器、信号放大单元和主机， 其中：
[0008] 所述光声吸收腔包括腔体、入射窗口、激发光入射窗、样品池以及气口；腔体上设 置可关闭的气口，一端设置入射窗口，关闭气口后光声吸收腔为密封腔；腔体留有激发光入 射窗；激发光源的激发光通过激发光聚焦透镜后从激发光入射窗入射光声吸收腔，检测光 源的检测光通过检测光聚焦透镜后从入射窗口入射光声吸收腔；
[0009] 所述石英音叉探测器位于光声吸收腔内，包括共振管和石英音叉；共振管轴线与 所述检测光光路同轴，共振管下部有一个开口槽；石英音叉位于所述开口槽处，其两个振臂 分置于共振管轴线两侧，振臂平面与共振管轴线平行；共振管上还设置有径向贯通管身的 两个透光口；所述样品池位于腔体中，待测物质置于样品池中，通过激发光入射窗的入射激 发光穿过共振管上的两个透光口后对准下方的样品池；
[0010] 所述激发光源控制器连接控制激发光源；所述检测光源控制器连接控制检测光 源；主机连接激发光源控制器、检测光源控制器和信号放大单元；检测光调制单元设置于 检测光源出射光路中或连接调制检测光源控制器。
[0011] 优选的，所述检测光调制单元为调制器，设置于检测光源和检测光聚焦透镜之间， 与信号放大单元相连。
[0012] 进一步优选的，所述调制器为电光调制器、声光调制器或磁光调制器。
[0013] 另一优选的，所述检测光调制单元为函数发生器，函数发生器连接控制检测光源 控制器，并与信号放大单元相连。
[0014] 进一步优选的，所述检测光源为半导体激光器。
[0015] 全部优选的，所述样品池为移动样品池，可根据需要调节在光声吸收腔中的位置。
[0016] 作为前述全部方案的优选，所述信号放大单元由前置放大器和锁相放大器组成， 石英音叉信号输出端连接前置放大器，锁相放大器同时连接检测光调制单元、主机和前置 放大器。
[0017] 本发明技术方案在一个吸收腔中放置待测物质、石英音叉及共振管，激发光聚焦 入射到待检测物质上，待检测物质由于吸热而形成纳米粒子云团并扩散到腔中，检测光入 射到共振管中被纳米粒子云团中的成分吸收而产生光声效应，通过石英音叉探测到的声波 强度而推算云团中物质的含量，进而推算待测物质中某一成分的含量。
[0018] 本发明技术方案的有益效果为：结合激光诱导击穿光谱法和光声光谱法，提高激 光诱导击穿方法的检测极限；以石英音叉作为探测装置，有效的简化了检测系统；同时由 于光声吸收腔中被抽真空，所以被激发的纳米粒子云团在腔中扩散而有很小的气压，谱线 加宽效应很小，被探测的谱线容易和其它谱线区分，且噪声很小，提高了检测灵敏度。
【附图说明】
[0019] 图1为本发明石英音叉探测器结构立体图；
[0020] 图2为本发明石英音叉探测器工作状态示意图；
[0021] 图3为实施例1检测装置整体结构示意图；
[0022] 图4为实施例2检测装置整体结构示意图。
[0023] 其中：
[0024] 1 :光声吸收腔；1-1 :腔体；1-2 :入射窗口；1-3 :出射窗口；1-4 :激发光入射窗； 1-5 :移动样品池；1-6 :气口；2 :激发光源；2-1 :激发光源控制器；3 :检测光源；3-1 :检测 光源控制器；3-2 :调制器；3-3 :函数发生器；4 :石英音叉探测器；4-1 :共振管；411 :开口 槽；412 :透光口；4-2 :石英音叉；421 ;振臂；5 :信号放大单元；5-1 :前置放大器；5-2 :锁相 放大器；6 :主机；7 :待测物质；
[0025] A :激发光；B :检测光；Ml :激发光聚焦透镜；M2 :检测光聚焦透镜。
【具体实施方式】
[0026] 以下结合附图通过实施例对本发明做进一步说明，以便更好地理解本发明。
[0027] 实施例1
[0028] 图1、图2所示为本发明石英音叉探测器的结构和工作状态，主要由共振管4-1和 石英音叉4-2组成，石英音叉4-2有两个振臂421，振臂421的平面与共振管4-1轴向平行， 石英音叉4-2受到外部的激励后两个振臂421会产生往复振动。石英音叉4-2下部有两个 电极，一个与信号地连接，另外一个用于输出因振动而产生的电信号。石英音叉4-2的两个 振臂421位于共振管4-1下部的一个开口槽411处，共振管4-1的轴线与检测光B光路同