一种增强激光诱导等离子体的装置

本发明属于激光光谱智能测量分析，具体涉及一种增强激光诱导等离子体的装置。

背景技术：

1、激光诱导击穿光谱技术，简称libs，是一种对样品中元素成分进行快速、现场定量检测的分析技术。其原理是采用高能量密度激光脉冲激发被分析物质，产生等离子体，同时对等离子体中原子和离子的能级跃迁特征光谱进行分析，得出各个元素种类与含量的方法，具有检测速度快、无需样品预处理、可进行实时在线及远程测量等优点，在工业在线测量、地质分析、环境监测和空间探测等领域有着广泛的应用。

2、随着科技的发展，各行业的要求逐渐变高，而激光诱导等离子体是一个较为复杂的过程，在使用的过程中，会受到激光能量的抖动、样品的特性、等离子体温度等因素的影响，因此会影响检测的稳定性。通过研究发现，检测的稳定性受到影响的主要因素是等离子体的信号减弱，因此，发明人研发了一种增强激光诱导等离子体的装置。

技术实现思路

1、本发明意在提供一种增强激光诱导等离子体的装置，本发明旨在解决现有技术中存在的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案，一种增强激光诱导等离子体的装置，包括架体，架体上设置有底座和腔体，腔体的底部与底座的顶部相贴，腔体顶部设有第一石英窗，腔体的侧壁设有第二石英窗，第一石英窗上方设有激光器，第二石英窗处设置有光纤探头，光纤探头连接有光谱仪，底座上设置有样本台，腔体内位于样本台的上方设置有第一聚焦透镜，腔体上位于样本台与侧壁的开口之间设置有第二聚焦透镜；腔体的另一侧壁上设有第三石英窗，第三石英窗外也设置有激光器，第三石英窗与样本台之间设置有第三聚焦透镜；还包括控制分析系统，控制分析系统与激光器、光纤探头均电连接。

3、在本发明的另一种优选实施方式中，腔体内与第二石英窗相对的一侧的上下两侧均设有反射镜。能够将光纤进行反射，再进行聚集，进而提高采集光纤的效果，进而提高检测的效果和稳定性。

4、在本发明的另一种优选实施方式中，腔体的内部为半球形。半球形的约束方式，能够提升空间约束效果，进而增强激光诱导等离子体。

5、在本发明的另一种优选实施方式中，腔体上连通有进气管和出气管，进气管位于下部，出气管位于上部，进气管和出气管内均设置有阀门。通过进气管导入高温惰性气体，并通过出气管将腔体内的空气排出，因此能减少空气中的其他离子对等离子体信号强度的干扰，提高检测的稳定性和效果。

6、在本发明的另一种优选实施方式中，底座与架体竖向滑动连接，腔体固定在架体上，架体的底部固定有气缸，气缸的推动杆与底座的底部固定。气缸能带动底座发生竖向移动，进而能方便向样品台上放置待测样品。

7、在本发明的另一种优选实施方式中，底座上设置有放置腔，腔体的底部位于放置腔内；放置腔的内竖向滑动连接有驱动板，底座内嵌设有四个连通器，连通器的两端内均滑动连接有滑板，滑板上均固定有推杆；连通器的一端均朝上，连通器的另一端分别朝向腔体的四个侧壁，且朝上的一端内的推杆与驱动板固定，另一端的推杆上固定有防泄漏板，防泄漏板靠近腔体的一侧设置有防泄漏层。

8、腔体的底部设置在放置腔内，并通过放置腔将腔体的底部封闭。当腔体位于放置腔内时，挤压放置腔内的驱动板下移，驱动板挤压推杆，通过连通器联动能实现另一个推杆带动防泄漏板移动，并使得防泄漏层与防泄漏板紧贴，进而提高密封的效果，减少惰性气体的泄漏。

9、在本发明的另一种优选实施方式中，防泄漏板的顶部设置有多个用于检测惰性气体的检测探头，还包括惰性气体检测仪，检测探头与惰性气体检测仪电连接；防泄漏板与防泄漏层之间设置有膨胀气囊，膨胀气囊上连通有气泵。当进行调试时，若密封效果不佳，腔体内的惰性气体会泄漏，便会通过检测探头进行检测，并通过气泵向气囊内导入气体，气体膨胀，增加防泄漏层与腔体外壁之间的紧贴效果，进而提高密封的效果。

10、在本发明的另一种优选实施方式中，腔体为铝合金腔体。铝合金的腔体能使得检测效果佳。

11、综上，本发明的有益效果：

12、1、本发明通过第一聚焦透镜和第二聚焦透镜的增益，能够提高激光的汇聚效果，进而提升激光诱导等离子体的效果。

13、2、通过空间约束与光谱聚集的同步作用，能够增强诱导效果，同时使用半球形的空间约束，能够提高等离子体的压缩效率，获得更好的等离子体光谱增强效果。

14、3、本发明通过对底座与腔体的连接处进行密封，能够降低高温的惰性气体泄漏的情况；同时利用检测探测进行实时检测，能够在发生泄漏时，进行补救，降低检测的影响。

15、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.一种增强激光诱导等离子体的装置，包括架体，架体上设置有底座和腔体，腔体的底部与底座的顶部相贴，腔体顶部设有第一石英窗，腔体的侧壁设有第二石英窗，第一石英窗上方设有激光器，第二石英窗处设置有光纤探头，光纤探头连接有光谱仪，底座上设置有样本台，其特征在于：腔体内位于样本台的上方设置有第一聚焦透镜，腔体上位于样本台与侧壁的开口之间设置有第二聚焦透镜；腔体的另一侧壁上设有第三石英窗，第三石英窗外也设置有激光器，第三石英窗与样本台之间设置有第三聚焦透镜；

2.根据权利要求1所述的一种增强激光诱导等离子体的装置，其特征在于：腔体内与第二石英窗相对的一侧的上下两侧均设有反射镜。

3.根据权利要求2所述的一种增强激光诱导等离子体的装置，其特征在于：腔体的内部为半球形。

4.根据权利要求3所述的一种增强激光诱导等离子体的装置，其特征在于：腔体上连通有进气管和出气管，进气管位于下部，出气管位于上部，进气管和出气管内均设置有阀门。

5.根据权利要求4所述的一种增强激光诱导等离子体的装置，其特征在于：底座与架体竖向滑动连接，腔体固定在架体上，架体的底部固定有气缸，气缸的推动杆与底座的底部固定。

6.根据权利要求5所述的一种增强激光诱导等离子体的装置，其特征在于：底座上设置有放置腔，腔体的底部位于放置腔内；放置腔的内竖向滑动连接有驱动板，底座内嵌设有四个连通器，连通器的两端内均滑动连接有滑板，滑板上均固定有推杆；连通器的一端均朝上，连通器的另一端分别朝向腔体的四个侧壁，且朝上的一端内的推杆与驱动板固定，另一端的推杆上固定有防泄漏板，防泄漏板靠近腔体的一侧设置有防泄漏层。

7.根据权利要求6所述的一种增强激光诱导等离子体的装置，其特征在于：防泄漏板的顶部设置有多个用于检测惰性气体的检测探头，还包括惰性气体检测仪，检测探头与惰性气体检测仪电连接；防泄漏板与防泄漏层之间设置有膨胀气囊，膨胀气囊上连通有气泵。

8.根据权利要求7所述的一种增强激光诱导等离子体的装置，其特征在于：腔体为铝合金腔体。

技术总结
本发明属于激光光谱值智能测量分析技术领域，公开了一种增强激光诱导等离子体的装置，包括架体，架体上设置有底座和腔体，腔体的底部与底座的顶部相贴，腔体顶部设有第一石英窗，腔体的侧壁设有第二石英窗，第一石英窗上方设有激光器，第二石英窗处设置有光纤探头，底座上设置有样本台，腔体内位于样本台的上方设置有第一聚焦透镜，腔体上位于样本台与侧壁的开口之间设置有第二聚焦透镜；腔体的另一侧壁上设有第三石英窗，第三石英窗外也设置有激光器，第三石英窗与样本台之间设置有第三聚焦透镜；还包括控制分析系统，控制分析系统与激光器、光纤探头均电连接。本发明能实现增强激光诱导等离子体，进而提高检测的稳定性和检测效果。

技术研发人员：李欣,温佳起,豆贤安,谢运涛,卞进田
受保护的技术使用者：中国人民解放军国防科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16