[发明专利]一种基于光纤的脉冲激光多次往返利用装置与荧光信号检测方法

说明书

本发明公开了一种基于光纤的脉冲激光多次往返利用装置与荧光信号检测方法，该装置中第一透镜、第二透镜、第三透镜、玻璃锥依次设置并且光路位于同一水平直线上，样品位置位于第一透镜和第二透镜之间的光路上，玻璃锥和准直器之间通过光纤连接，反射器位于准直器与第一透镜之间；平行于光轴的入射光经第一透镜聚焦于样品表面，然后作用于激光诱导等离子体，再经第二透镜和第三透镜组成的透镜组重新聚焦于玻璃锥表面后导入光纤，经光纤耦合，然后经准直器准直后再经反射片反射，最终与入射光平行，入射第一透镜后再次作用于样品。脉冲激光经多次往返，能够多次有效的作用于激光诱导的等离子体，从而增强检测信号的时间积分强度，提高检测灵敏度。

技术领域

本发明涉及光电检测、应用光谱技术、光谱分析等技术领域，尤其适用于激光诱导荧光检测领域，具体涉及一种基于光纤的脉冲激光多次往返利用装置与荧光信号检测方法。

背景技术

脉冲激光由于具有较高的功率密度，广泛应用于激光诱导荧光光谱领域。在激光诱导击穿光谱—激光诱导荧光技术中，通过激光诱导荧光能实现对激光诱导等离子体中被测原子的二次激发。如何高效的利用二次脉冲激发光，是增强被测原子的受激几率、提高测量精度、消除元素间相互干扰、削弱基底效应、提高检测灵敏度的重中之重。目前对二次脉冲激光的利用仍局限于单程利用，或通过在光路中添加反射片的方法，实现对脉冲激光的二次利用，光利用率极低，从而导致信号检测的灵敏度低等问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中的上述缺陷，提供一种基于光纤的脉冲激光多次往返利用装置与方法，该装置基于光纤实现脉冲激光多次往返，通过对脉冲激光的多次重复高效利用，提高脉冲激光利用率，增强检测信号的时间积分强度，提高检测信号的灵敏度，有利于对微弱信号的探测和计量。

根据公开的实施例，本发明的第一方面公开了一种基于光纤的脉冲激光多次往返利用装置，所述的脉冲激光多次往返利用装置包括：第一透镜、第二透镜、第三透镜、玻璃锥，以及光纤、准直器和反射镜，其中第一透镜、第二透镜、第三透镜、玻璃锥依次设置并且光路位于同一水平直线上，样品位置位于第一透镜和第二透镜之间的光路上，玻璃锥和准直器之间通过光纤连接，反射器位于准直器与第一透镜之间；

平行于光轴的入射光经第一透镜聚焦于样品表面，然后作用于激光诱导等离子体，再经第二透镜和第三透镜组成的透镜组重新聚焦于玻璃锥表面后导入光纤，经光纤耦合，然后经准直器准直后再经反射片反射，最终与入射光平行，入射第一透镜后再次作用于样品。

进一步地，所述的第一透镜、所述的第二透镜、所述的第三透镜均为石英玻璃球面透镜。

进一步地，所述的玻璃锥为石英玻璃锥。

进一步地，所述的光纤为石英玻璃光纤。

根据公开的实施例，本发明的第二方面公开了一种基于光纤的脉冲激光多次往返利用装置的荧光信号检测方法，所述的荧光信号检测方法包括以下步骤：

S1、第一脉冲激光器发出高功率短脉宽的激光并经过聚焦透镜聚焦在待测样品上剥离烧蚀产生等离子体火花；

S2、第二脉冲激光器泵浦染料激光器产生特定波长的共振脉冲激光，光电二极管接收到染料激光器的脉冲激光后产生一个脉冲信号去同时触发脉冲延时控制器和数字示波器；

S3、共振脉冲激光通过基于光纤的脉冲激光多次往返利用装置往返多次作用于激光诱导等离子体火花，多次产生激光诱导荧光信号；

S4、光辐射的光学收集系统将产生的激光诱导荧光信号收集到单色仪或者光谱仪的入射狭缝处；

S5、光电倍增管将激光诱导荧光信号转换为电信号；

S6、数字示波器把光电倍增管的电信号采集后传送给电子计算机作数据分析，电子计算机同时控制单色仪或光谱仪的输出波长和/或波长范围；