一种光谱检测装置的制造方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及光谱检测装置技术领域。
【背景技术】
[0002]现今日常生活中充满了化学检测的需求，例如3C产品、儿童玩具及农产品之有毒金属残留测定，中草药及土壤重金属含量是否超过法定标准之检测，资源回收之快速正确分类，矿藏之快速探勘，以及机场反恐物质快速检测等等，因此需要有效的化学检测法以测定这些物质成分。目前广泛使用的方式中，能量散射光谱仪(H)S)、X射线光电子能谱(XPS)或电子微探分析仪(EPMA)虽可作到ppb等级检测，但须在真空作业且须对样本进行複杂的前处理工作，耗时又不具有可携性，且仅能做到原子检测之功能。
[0003]雷射诱发破裂光谱法(laserinduced breakdown spectrometry, LIBS)是一种现场快速低破坏性且不需样本前处理的金属材料分析方法。当雷射光束聚焦在样本表面时，样本会发生破裂形成短暂且高能量的电浆，将此电浆所放射的光经由光谱侦测器将放射光转变成电子讯号读出，由于各元素具有特定放射波长，透过此特性定义光谱上的讯号即可达到光谱分析之目的。
[0004]然而，目前雷射诱发破裂光谱系统的灵敏度受限在lOOppm，中药处方中针对镉、汞、砷、铅等四种毒性较强的重金属，最高限量分别为0.5、0.5、3、10 ppm，因此可作到次ppm等级之雷射诱发破裂光谱检测法为目前重金属成分检测所必要的。并且，放射讯号通常夹杂许多热扩散与背景讯号干扰，如何撷取有用的放射讯号且提升灵敏度一直是业界致力于努力的目标。
【发明内容】
[0005]为克服上述不足，本发明提供了一种光谱检测装置，可利用雷射驱动光学光闸，使光谱讯号于预定时间区间通过光学光闸并传送至光分析装置，能够达到滤除杂讯且提高检测灵敏度的效果。
[0006]本发明采用的技术方案是:一种光谱检测装置，包括:雷射装置，用以提供一雷射光束，其中该雷射光束包括复数个连续的雷射脉冲；分光装置，用以将该雷射光束分离为第一光束与第二光束，所述第一光束包括复数个连续的第一脉冲光束，所述第二光束包括复数个连续的第二脉冲光束，所述第二光束为传送至一样本以产生一光谱讯号；光分析装置，用以接收该光谱讯号；光学光闸，设置于光分析装置与样本之间，所述第一光束系用以驱动该光学光闸；光路调整装置，设置于分光装置与光学光闸之间，用以调整第一光束自该分光装置至光学光闸的传送距离；第一偏光元件，设置于样本与光学光闸之间；第二偏光元件，设置于该光学光闸与该光分析装置之间；其中，当光学光闸被驱动而于一预定时间区间开启时，光谱讯号通过第一偏光元件、光学光闸与第二偏光元件而传送至光分析装置；光谱讯号包括复数个连续的光谱脉冲讯号，预定时间区间包括复数个连续的次级预定时间区间，各次级预定时间区间系为不同，且光谱脉冲讯号系分别于次级预定时间区间通过光学光闸，光分析装置在次级预定时间区间接受该些光谱脉冲讯号。
[0007]作为上述方案的进一步设置，所述光路调整装置包括复数个反射面，各反射面之间的距离为可调整。
[0008]作为上述方案的进一步设置，所述所述光学光闸为一克尔光闸(Kerr gate)。
[0009]作为上述方案的进一步设置，所述第一偏光元件与所述第二偏光元件为线性偏光镜，所述第一偏光元件与第二偏光元件的偏光角度相差90度。
[0010]作为上述方案的进一步设置，还包括第一透镜，设置于第二光束自该分光装置至该样本的路径中，用以使第二光束聚焦于该样本之表面；第二透镜，设置于样本与光分析装置之间，用以收集光谱讯号；更包括:一滤光片，设置于光分析装置与样本之间，用以滤除光谱讯号以外之讯号。
[0011]作为上述方案的进一步设置，所述雷射光束为一脉冲雷射，所述脉冲雷射的脉冲时间为I飞秒(femtosecond)至I奈秒(nanosecond)之间。
[0012]作为上述方案的进一步设置，所述光学光闸开启时间点与光谱讯号产生时间点具有一时间差，所述时间差为O至I微秒(microsecond)之间，且所述预定时间区间为I皮秒(picosecond)至 I 奈秒(nanosecond)之间。
[0013]本发明利用雷射驱动光学光闸，使光谱讯号于预定时间区间通过光学光闸而传送至光分析装置，能够达到滤除杂讯且提高检测灵敏度的效果。
【附图说明】
[0014]图1为本发明光谱检测装置的示意图；
图2为本发明光谱检测方法测得的光谱图；
图3为图2中光谱图沿2B-2B’剖面线的光谱图。
[0015]图中:10、光谱检测装置；100、雷射装置；20、样本；200、分光装置；300、光学光闸；400、第一偏光元件；500、第二偏光元件；600、光分析装置；700、光路调整装置；710、反射面；800、第一透镜；900、第二透镜；950、滤光片；970、光束反射面；L、雷射光束；L1、第一光束山2、第二光束；S、光谱讯号；S1、S2、S3、光谱；tl、t2、t3、时间区间。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图及实施例对本发明做进一步描述。
[0017]如图1、图2、图3所示，光谱检测装置10，包括雷射装置100、分光装置200、光学光闸300、第一偏光元件400、第二偏光元件500及光分析装置600。雷射装置100用以提供雷射光束L。分光装置200用以将雷射光束L分离为第一光束LI与第二光束L2，第二光束L2系传送至样本20以产生光谱讯号S。光学光闸300设置于光分析装置600与样本20之间，第一光束LI系用以驱动光学光闸300。第一偏光兀件400设置于样本20与光学光闸300之间，第二偏光兀件500设置于光学光闸300相对于第一偏光兀件400之另一侧，亦即光学光闸300与光分析装置600之间。光分析装置600用以接收光谱讯号S，其中当光学光闸300被驱动而于一预定时间区间开启时，光谱讯号S系通过第一偏光元件400、光学光闸300与第二偏光元件500而传送至光分析装置600。
[0018]雷射装置100可以是脉冲雷射装置。在一实施例中，雷射装置100例如是超短脉冲雷射装置，提供的雷射光束系为一脉冲雷射，脉冲时间(脉冲停留之时间)实质上系为I飞秒(femtosecond)至I奈秒(nanosecond)之间。雷射光束可以为单一脉冲，或具有I GHz以下之频率。雷射光束波长约在150至10600奈米(nanometer)之间，本发明并不限定雷射光束之波长范围。在一实施例中，雷射光束之波长约在400至1000奈米之间。
[0019]分光装置200例如是分光镜(beam splitter)，可有效地将雷射光束L分离为第一光束LI与第二光束L2。
[0020]如图1所示，实施例中，光谱检测装置10更可包括光路调整装置700，光路调整装置700设置于分光装置200与光学光闸300之间，用以调整第一光束LI自分光装置200至光学光闸300之传送距离。光路调整装置700可包括複数个反射面710，各反射面710之间之距离系为可调整，藉由调整反射面710之间之距离可改变第一光束LI自分光装置200至光学光闸300之传送距离。经由调整第一光束LI自分光装置200至光学光闸300之传送距离，可调整光学光闸300开启之时间点，进而使得光学光闸300开启之时间点与光谱讯号S产生之时间点具有时间差，藉由此光路调整装置700可得到适当的光学光闸300开启时间点，以得到良好的侦测光谱讯号S。
[0021]光学光闸300例如是克尔光闸(Kerr gate)，第一偏光元件400与第二偏光元件500例如是线性偏光镜，第一偏光元件400与第二偏光元件500之偏光角度系相差90度。实施例中，光学光闸300被第一光束LI驱动而在预定时间区间开启，以具有旋转偏光角度之特性，将通过第一偏光元件400之光谱讯号S之偏光角度旋转至与第二偏光元件500之偏光角度相同。此处之”开启”系指例如克尔光闸被雷射驱动时具有双折射之性质，而具有旋转偏光角度之特性。实施例中，光学光闸300开启之时间点与光谱讯号S产生之时间点具有之时间差，实质上系为O至I微秒(microsecond)之间，且光学光闸300开启之预定时间区间实质上系为I皮秒(picosecond)至I奈秒(nanosec