[发明专利]一种光谱检测装置

说明书

技术领域

本发明涉及光谱检测装置技术领域。

背景技术

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(EDS)、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。

雷射诱发破裂光谱法(laserinducedbreakdownspectrometry,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。

然而，目前雷射诱发破裂光谱系统的灵敏度受限在100ppm，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、10ppm，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

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。

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。

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。

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(Kerrgate)。

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。

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。

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1飞秒(femtosecond)至1奈秒(nanosecond)之间。

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0至1微秒(microsecond)之间，且所述预定时间区间为1皮秒(picosecond)至1奈秒(nanosecond)之间。

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

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。