一种用于激光诱导击穿光谱测量系统的样品台的制作方法
【专利摘要】本实用新型属于激光诱导击穿光谱系统领域，具体公开一种用于激光诱导击穿光谱测量系统的样品台，包括可以沿X轴滑动的X轴滑台以及位于X轴滑台上的R轴旋转滑台，激光作用时，X轴滑台和R轴旋转滑台分别平移和转动，实现激光在样品表面无重复打点，其特征在于：还包括设置在R轴旋转滑台上实现激光到任意厚度样品表面作用距离固定的样品固定装置。本实用新型在原来的样品台上改性，成本低，功耗小，但是降低了LIBS检测过程中系统对样品厚度及形状的要求，保证不同厚度、不同形状及大小的样品与激光焦点距离一致，避免了重复手动调节焦点距离及其带来的误差，能起到事半功倍的效果。
【专利说明】
一种用于激光诱导击穿光谱测量系统的样品台
技术领域
[0001]本实用新型属于激光诱导击穿光谱测量系统领域，具体公开一种用于激光诱导击穿光谱测量系统的样品台。
【背景技术】
[0002]激光诱导击穿光谱技术(Laser-1nducedBreakdown Spectroscopy，LIBS)是逐渐兴起的一种原子发射光谱，可以检测固体、液体及气体等各种形式的样品，且能够同时进行多种元素的检测。其基本原理是基于一束短脉冲激光经透镜聚焦后对待测物质表面进行烧蚀而产生等离子体，利用元素特征谱线的波长对样品的组分做定性分析，利用发射谱线的强度做元素浓度的定量分析。该技术具有很多优点:所需样品量少且样品预处理简单;可多元素同时测量;分析速度快;可进行现场原位测量等。
[0003]激光诱导击穿光谱检测固态样品的研究报道较多，如土壤、合金、文物、矿石、固体废弃物等等。通常将样品制作成厚度、直径相同的圆片，放置于样品台上待测。为了保证样品台以及所测量样品光谱信号的稳定性，激光诱导击穿光谱测量系统通常采用支持水平方向平移或转动的水平样品台，激光到水平样品台的垂直距离固定等于聚焦焦距，样品放在样品台时，激光直接聚焦在样品表面进行诱导击穿，进而获取样品光谱信号进行测量，但是众所所周知，激光到样品表面的距离是影响谱线信号强度及信背比的关键因素之一，在实际操作制样过程中，经常会遇到不同厚度的样品，这样就会导致激光到样品表面的距离发生变化，进而影响样品的光谱信号，作为改进，有的样品台增加了竖直方向调节的功能，尽管有所改善，但是针对不同厚度的样品或者同一样品的多次测量，仍然存在着需要反复调节，增加实验测量强度、调节准确度以及重复性难以把握的不足，因此如何保证不同厚度的样品放到样品台后上激光到样品上表面的距离固定相同对保证激光诱导击穿光谱测量系统的稳定性、准确性、可靠性有很大的帮助。
【实用新型内容】
[0004]为了避免LIBS技术中样品厚度对光谱信号的影响，以及系统对待测样品形状的限制，发明了一种用于激光诱导击穿光谱测量系统的样品台，适用于任何厚度的样品，保证激光焦点到样品表面距离一致而无需反复调节激光焦点到样品表面距离。大大降低了系统对样品厚度及形状的要求，简化了样品制作过程以及实验调试难度，特别适合野外原位测量。
[0005]一种用于激光诱导击穿光谱测量系统的样品台，包括可以沿X轴滑动的X轴滑台以及位于X轴滑台上的R轴旋转滑台，激光作用时，X轴滑台和R轴旋转滑台分别平移和转动，实现激光在样品表面无重复打点，其特征在于:还包括设置在R轴旋转滑台上实现激光到任意厚度样品表面作用距离固定的样品固定装置。
[0006]所述的样品固定装置包括固定设置在所述R轴旋转滑台上的配置有具有中心孔环形桶盖的圆桶，圆桶底部均匀安装有弹性系数略有差别的三根弹簧，三根弹簧上端共同固定有一放置样品的圆形支撑板。
[0007]所述圆形支撑板四周与圆桶内壁贴合，没有放置样品时，在三根弹簧弹力作用下圆形支撑板上表面最低侧刚好与圆桶上口齐平，可由具有中心孔的环形桶盖水平盖合。
[0008]所述的具有中心孔的环形桶盖外边缘对称设有一对锲口，所述圆桶上边缘两侧对称设置有一对可以180°旋转的蝶形螺母，通过180°旋转的蝶形螺母与锲口的配合实现具有中心孔的环形桶盖的固定安装。
[0009]所述的环形桶盖的中心孔的孔径可调。
[0010]本实用新型在工作时，设置多个中心孔孔径不同的环形桶盖，根据样品尺寸进行选择，将选择好的环形桶盖通过一对蝶形螺母固定在圆桶上，并调整好激光和环形桶盖之间的距离保持不变，通过180°旋转松开任意一个蝶形螺母，松开环形桶盖，在人为将样品放置在圆形支撑板，在通过180°旋转固定该蝶形螺母，实现样品的固定，对于厚度不规则的样品，观察样品上表面与环形桶盖之间的紧密程度，并调整，保证样品平面和环形桶盖平面的水平，实现激光到任意厚度样品表面作用距离的固定，激光通过环形桶盖的环形孔径直接作用在样品表面。通过圆桶和环形桶盖的配合，样品台更加稳定可靠，可180°旋转的蝶形螺母与锲口配合，操作简单方便。
[0011]进一步优选的，所述的样品固定装置包括均匀安装在R轴旋转滑台周边的3根支撑螺钉，所述3根支撑螺钉的顶端共同螺纹连接有一个中心孔径可调的环形片，还包括分别30°倾斜向上焊接在3根支撑螺钉中部内侧的弹性支持组件，所述弹性支持组件顶端设置有样品支撑板。
[0012]样品支撑板上放置样品时，调节环形片的中心孔径，保证在弹性支持组件弹力作用下样品上表面刚好水平盖合在环形片下方，样品上表面最大横向尺寸略大于环形片中心孔径。
[0013]本实用新型使用时，先调节中心孔径可调的环形片在3根支撑螺钉的水平程度以及位置，实现激光到中心孔径可调的环形片的距离满足固定焦距的需求，之后可以通过三根支撑螺钉之间的空间配合人为对样品支撑板的向下压力实现不规则形状尺寸样品的放置，通过调节环形片的中心孔径实现样品上表面刚好水平盖合在环形片下方，应用范围更广，但是调节难度增加。
[0014]总之，本实用新型的有益效果总结如下
[0015]本实用新型在原来的样品台上改性，成本低，功耗小，但是降低了LIBS检测过程中系统对样品厚度及形状的要求，保证不同厚度、不同形状及大小的样品与激光焦点距离一致，避免了重复手动调节焦点距离及其带来的误差。该样品台结构简单，体积小，可单独放置于实验台上使用，也可集成于激光诱导击穿光谱测量系统中用于现场测量，无需考虑样品制作过程中厚度参数，大大简化了样品制作过程，能起到事半功倍的效果。
【附图说明】
[0016]图1是本实用新型实施例一的结构示意图。
[0017]其中，1、X轴滑台；2、R轴旋转滑台；3、圆桶;4、弹簧;5、圆形支撑板;6、样品；7、具有中心孔环形桶盖;8、蝶形螺母;9、锲口 ；
[0018]图2是本实用新型实施例二的结构示意图。
[0019]其中，1、X轴滑台；2、R轴旋转滑台；31、支撑螺钉;41、弹性支持组件;51、样品支撑板;6、样品；71、中心孔径可调的环形片。
【具体实施方式】
[0020]如图1所示，一种用于激光诱导击穿光谱测量系统的样品台，包括可以沿X轴滑动的X轴滑台I以及位于X轴滑台上的R轴旋转滑台2，激光作用时，X轴滑台I和R轴旋转滑台2分别平移和转动，实现激光在样品表面无重复打点，其特征在于:还包括设置在R轴旋转滑台2上实现激光到任意厚度样品表面作用距离固定的样品固定装置。
[0021]所述的样品固定装置包括固定设置在所述R轴旋转滑台上的配置有具有中心孔环形桶盖7的圆桶3，圆桶3底部均匀安装有弹性系数略有差别的三根弹簧4，三根弹簧4上端共同固定有一放置样品的圆形支撑板5。
[0022]所述圆形支撑板5四周与圆桶3内壁贴合，没有放置样品6时，在三根弹簧4弹力作用下圆形支撑板5上表面最低侧刚好与圆桶3上口齐平，可由具有中心孔的环形桶盖7水平至入JHL 口 ο
[0023]所述的具有中心孔的环形桶盖7外边缘对称设有一对锲口9，所述圆桶上边缘两侧对称设置有一对可以180°旋转的蝶形螺母8，通过180°旋转的蝶形螺母8与锲口 9的配合实现具有中心孔的环形桶盖7的固定安装。
[0024]所述的环形桶盖7的中心孔的孔径可调。
[0025]本实用新型在工作时，设置多个中心孔孔径不同的环形桶盖7，根据样品尺寸进行选择，将选择好的环形桶盖7通过一对蝶形螺母8固定在圆桶3上，并调整好激光和环形桶盖3之间的距离保持不变，通过180°旋转松开任意一个蝶形螺母8，松开环形桶盖7，在人为将样品6放置在圆形支撑板5，在通过180°旋转固定该蝶形螺母8，实现样品6的固定，对于厚度不规则的样品6，观察样品6上表面与环形桶盖7之间的紧密程度，并调整，保证样品6平面和环形桶盖7平面的水平，实现激光到任意厚度样品表面作用距离的固定，激光通过环形桶盖7的环形孔径直接作用在样品表面。通过圆桶3和环形桶盖7的配合，样品台更加稳定可靠，可180°旋转的蝶形螺母8与锲口 9配合，操作简单方便。
[0026]进一步优选的，如图2所示，所述的样品固定装置包括均匀安装在R轴旋转滑台2周边的3根支撑螺钉31，所述3根支撑螺钉31的顶端共同螺纹连接有一个中心孔径可调的环形片71，还包括分别30°倾斜向上焊接在3根支撑螺钉中部内侧的弹性支持组件41，所述弹性支持组件41顶端设置有样品支撑板51。
[0027]样品支撑板51上放置样品6时，调节环形片71的中心孔径，保证在弹性支持组件41弹力作用下样品6上表面刚好水平盖合在环形片71下方，样品6上表面最大横向尺寸略大于环形片71中心孔径。
[0028]本实用新型使用时，先调节中心孔径可调的环形片71在3根支撑螺钉31的水平程度以及位置，实现激光到中心孔径可调的环形片71的距离满足固定焦距的需求，之后可以通过三根支撑螺钉31之间的空间配合人为对样品支撑板51的向下压力实现不规则形状尺寸样品6的放置，通过调节环形片的中心孔径71实现样品6上表面刚好水平盖合在环形片71下方，应用范围更广，但是调节难度增加。
【主权项】
1.一种用于激光诱导击穿光谱测量系统的样品台，包括可以沿X轴滑动的X轴滑台以及位于X轴滑台上的R轴旋转滑台，激光作用时，X轴滑台和R轴旋转滑台分别平移和转动，实现激光在样品表面无重复打点，其特征在于:还包括设置在R轴旋转滑台上实现激光到任意厚度样品表面作用距离固定的样品固定装置。2.如权利要求1所述的一种用于激光诱导击穿光谱测量系统的样品台，其特征在于:所述的样品固定装置包括固定设置在所述R轴旋转滑台上的配置有具有中心孔环形桶盖的圆桶，圆桶底部均匀安装有三根弹簧，三根弹簧上端共同固定有一放置样品的圆形支撑板。3.如权利要求2所述的一种用于激光诱导击穿光谱测量系统的样品台，其特征在于:所述圆形支撑板四周与圆桶内壁贴合，没有放置样品时，在三根弹簧弹力作用下圆形支撑板上表面最低侧刚好与圆桶上口齐平，可由具有中心孔的环形桶盖水平盖合。4.如权利要求2所述的一种用于激光诱导击穿光谱测量系统的样品台，其特征在于:所述的具有中心孔的环形桶盖外边缘对称设有一对锲口，所述圆桶上边缘两侧对称设置有一对可以180°旋转的蝶形螺母，通过180°旋转的蝶形螺母与锲口的配合实现具有中心孔的环形桶盖的固定安装。5.如权利要求2-4任一项所述的一种用于激光诱导击穿光谱测量系统的样品台，其特征在于:所述的环形桶盖的中心孔的孔径可调。6.如权利要求1所述的一种用于激光诱导击穿光谱测量系统的样品台，其特征在于:所述的样品固定装置包括均匀安装在R轴旋转滑台周边的3根支撑螺钉，所述3根支撑螺钉的顶端共同螺纹连接有一个中心孔径可调的环形片，还包括分别30°倾斜向上焊接在3根支撑螺钉中部内侧的弹性支持组件，所述弹性支持组件顶端设置有样品支撑板。7.如权利要求6所述的一种用于激光诱导击穿光谱测量系统的样品台，其特征在于:样品支撑板上放置样品时，调节环形片的中心孔径，保证在弹性支持组件弹力作用下样品上表面刚好水平盖合在环形片下方，样品上表面最大横向尺寸略大于环形片中心孔径。
【文档编号】G01N21/71GK205620307SQ201620195132
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2016年3月14日
【发明人】方丽, 赵南京, 马明俊, 孟德硕, 贾尧, 肖雪
【申请人】中国科学院合肥物质科学研究院