一种光谱检测装置的制造方法_2

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ond)之间。如此一来,当光学光闸300并未被驱动时,光谱讯号S在通过第一偏光兀件400后会被光学光闸300阻挡而无法传送至光分析装置600。当光学光闸300被驱动时,光谱讯号S在通过第一偏光元件400后,被光学光闸300偏光90度,接著而能够通过第二偏光元件500并传送至光分析装置600。光学光闸300被雷射光束驱动之原理在此则不多作赘述。
[0022]此外,在另一实施例中,光学光闸300、第一偏光兀件400与第二偏光兀件500可整合置换为一电光开关(Pockels cell)。
[0023]光分析装置600可包括光谱仪,光分析装置600可更包括检测器,检测器用以将接收的光谱讯号S转变成电子讯号读出。本发明并不限定光分析装置600之种类,只要能锁定特定波长而收集在不同时间的讯号即可。实施例中,检测器可以是多频道检测器(multichannel detector)或单频道检测器(single channel detector),例如是光电二极体(photod1de)、快速照相机(streak camera)、电荷藕合元件(CCD,charge-coupleddevice)或增强型电荷藕合器件(I(XD,Intensified (XD)。在一实施例中,可针对雷射光束所产生的讯号,以多频道检测器得到检测结果。
[0024]如图1所示,实施例中,光谱检测装置10更可包括第一透镜800,第一透镜800设置于第二光束自分光装置200至样本20的路径中,用以使第二光束L2聚焦于样本20之表面,而产生光谱讯号S。光谱检测装置10更可包括第二透镜900,第二透镜900设置于样本20与光分析装置600之间,用以收集光谱讯号S,而传送至光分析装置600。
[0025]如图1所示,实施例中,光谱检测装置10更可包括滤光片950,滤光片950设置于光分析装置600与样本20之间,用以滤除光谱讯号S以外之讯号。滤光片950可设置在光分析装置600与样本20之间的任意位置,例如邻近于光分析装置600设置,或者设置在第一偏光兀件400与第二偏光兀件500之间。滤光片950用以滤除的光谱讯号S以外之讯号例如是背景讯号干扰及反射之雷射光束。另一实施例中,经由改变滤光片950之特性,可以选择性地收集光谱讯号S,例如滤光片950仅滤除第二光束L2产生之讯号且让分子振动能阶讯号通过时,光谱讯号S系为拉曼光谱讯号。此时,光谱检测装置10系可用作拉曼光谱之侦测。同样地,光谱检测装置10系亦可用作萤光光谱之侦测。
[0026]实施例中,光谱检测装置10系可以直接对装置外之样本发射雷射光束而进行检测。如第I图所示,光谱检测装置10更可包括至少一个光束反射面970,用以反射第一光束LI或/及第二光束L2,如此一来,可以适当地缩小光谱检测装置10之整体体积。实施例之光谱检测装置10亦可以为一可携式光谱检测装置。
[0027]另一实施例中,光谱检测装置10可结合雷射微金属加工设备,达到同时加工与检测金属成份之目的。
[0028]检测方法
以下系提出实施例之一种光谱检测方法,然该些步骤仅为举例说明之用,并非用以限缩本发明。具有通常知识者当可依据实际实施态样的需要对该些步骤加以修饰或变化。请同时参照第I图,以说明实施例之光谱检测方法。
[0029]利用分光装置200将雷射光束L分离为第一光束LI与第二光束L2。雷射光束L系由例如雷射装置100所提供。实施例中,雷射光束L系为单一雷射脉冲。另一实施例中,雷射光束L包括複数个连续的雷射脉冲。
[0030]传送第二光束L2至样本20以产生光谱讯号S ;以及,以第一光束LI驱动光学光闸300,以使光学光闸300于预定时间区间开启。实施例中,第二光束L2传送至样本20用以激发电浆(plasma)而产生光谱讯号S。另一实施例中,当雷射光束L包括複数个连续的雷射脉冲时,第一光束LI包括複数个连续的第一脉冲光束,第二光束L2包括複数个连续的第二脉冲光束,所产生的光谱讯号S包括複数个连续的光谱脉冲讯号。
[0031]以第一光束LI驱动光学光闸300时,可选择性地以光路调整装置700调整第一光束LI自分光装置200至光学光闸300之传送距离。实施例中,光路调整装置700包括複数个反射面710,藉由调整各个反射面710之间之距离而可调整第一光束LI自分光装置200至光学光闸300之传送距离,进而调整光学光闸300开启的时间点与预定时间区间。
[0032]以光分析装置600接收光谱讯号S。光学光闸300系设置于光分析装置600与样本20之间。当光学光闸300被驱动而于预定时间区间开启时,光谱讯号S系依序通过第一偏光兀件400、光学光闸300与第二偏光兀件500而传送至光分析装置600,第一偏光兀件400与第二偏光元件500系分别设置于光学光闸300之相对两侧。
[0033]实施例中,系以收集雷射诱发破裂光谱为例说明。雷射诱发破裂光谱是藉由侦测雷射剥蚀过程中产生之电浆放射光之光谱讯号达到化学成分检测之目的。而在雷射剥蚀过程中,典型的雷射诱发破裂光谱讯号发生在大约10皮秒到10微秒(μ8)之间,而热扩散反应则是从大约100皮秒后开始,也就是说,热扩散讯号是从大约100皮秒后开始产生,因此侦测讯号时间大约是在10皮秒到100皮秒之间。以超短脉冲(脉冲时间约为飞秒等级)雷射来驱动克尔光闸,使它在很短暂的时间区间内产生双折射的性质,仅在此预定时间区间内光谱讯号S可通过克尔光闸,此预定时间区间之外之讯号则无法通过克尔光闸。实施例中,雷射脉冲之脉冲时间系为120飞秒,利用上述方法可使雷射诱发破裂光谱的时间解析提升到大约I皮秒而大量降低其他讯号的干扰,达到高时间解析,并提升侦测灵敏度。
[0034]由于越重的原子产生讯号的时间有越快的趋势,所以可以根据待测物化学成分中原子量的大小,来适当选择光学光闸300开启的预定时间区间,以得到更好的讯号选择。雷射光束在空间中传送0.3毫米(mm)的距离需要约I皮秒的时间,当分光装置200至光学光闸300之传送距离越长,第一光束LI传送至光学光闸300需要的时间也越长,光学光闸300打开时间点会越晚,并且,以光路调整装置700可调整光学光闸300开启的预定时间区间,使在此预定时间区间内光谱讯号S可通过光学光闸300,此预定时间区间之外之讯号则无法通过光学光闸300。一般的光谱无法选择时间区间,便会收到所有讯号,反而真正想看到的区间的讯号会被盖掉,就会造成灵敏度降低。本发明之光谱检测方法藉由光学光闸300而将时间解析提升到皮秒等级,可提升光谱讯号S强度并大量降低其他讯号的干扰,并提升侦测灵敏度。
[0035]以光分析装置600接收光谱讯号S时,可选择性地以滤光片950滤除光谱讯号S以外之讯号。滤光片950系设置于光分析装置600与样本20之间,滤光片950滤除之讯号例如是背景讯号干扰及反射之雷射光束。
[0036]实施例中,雷射光束L系为单一雷射脉冲,可得到光谱图SI,其中由于光分析装置600仅收集通过预定时间区间之光谱讯号S,热扩散讯号等杂讯已被滤除。因此,以元素A与元素B为例,元素A具有波长I以及元素B具有波长2,即使元素A与元素B具有之放射波长范围波长I与波长2非常接近,仍能够得到解析度高之光谱SI。
[0037]另一实施例中,雷射光束L包括複数个连续的雷射脉冲,第一光束LI包括複数个连续的第一脉冲光束,第二光束L2包括複数个连续的第二脉冲光束,光谱讯号S包括複数个连续的光谱脉冲讯号。以光分析装置600连续地接收多个光谱脉冲讯号时,同时以光路调整装置700连续地调整第一光束LI自分光装置200至光学光闸300之传送距离,使得各个第一脉冲光束自分光装置200至光学光闸300之传送距离皆为不同,进而使对应各个第一脉冲光束所驱动之光学光闸300开启之预定时间区间皆为不同。如图2所示,以雷射光束L包括三个连续的雷射脉冲为例,三个连续的第一脉冲光束驱动光学光闸300分别于tl、t2及t3产生三个时间区间,因而三个连续的第二脉冲光束传送至样本而产生三个连续的光谱脉冲讯号,此三个连续的光谱脉冲讯号分别通过时间区间tl、t2及t3,而由光分析装置600分别收集三个光谱S1、S2与S3。由此,根据本发明之光谱检测方法,可于单次检测中,使光分析装置600收集到包括波长、强度及时间之三维光谱。使用者可根据此三维光谱的结果,判断检测波长范围及
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