[发明专利]一种涡旋光激光诱导击穿光谱增强方法

说明书

本发明涉及一种利用可控涡旋光激光诱导击穿光谱增强的方法，其中所采用的硬件包括光源、变形镜、计算机、高数值孔径透镜、光谱探测器和光谱仪，所述变形镜设置在涡旋激光产生装置发出的涡旋激光的光路上，所述变形镜的信号输出输入端分别与计算机的对应接口连接；所述高数值孔径透镜设置在变形镜反射光的光路上，待测样品设置在高数值孔径透镜的光聚焦点上，光谱探测器与光谱仪连接。本发明的优点在于利用可控制涡旋光实现激光诱导击穿光谱增强，利用可控制涡旋光产生的光场梯度力对离子体产生约束作用，利用涡旋光变化，对产生分立谱线的粒子进行定向的引导作用，从而达到LIBS光谱增强的目的。本发明光谱增强效果好，测量精度高。

技术领域

本发明涉及一种基于原子或离子的发射光谱分析方法，特别是提供了一种利用可控涡旋光实现激光诱导击穿光谱增强的方法。

背景技术

随着社会和生产需要的发展，传统的LIBS技术越来越不能满足生产上的应用，越发暴露其自身存在的局限性，主要如下：（1）LIBS各元素检出极限差别较大；（2）受样品的性质，表面情况和机体效应的影响，元素检出限较高，导致探测器灵敏度差；（3）LIBS光谱谱线强度与元素含量相关，对于含量较低的元素，其光谱谱线往往比较弱，导致谱线分辨困难，容易形成误判。本发明的实现针对以上LIBS的不足，增强LIBS的光谱强度，改善LIBS检测的灵敏度和精度，从而提高LIBS的探测灵敏度。

传统LIBS采用空间约束方式得到增强，传统的空间约束方式采用平行面板空间约束，使用２块大小相同，内壁平整的面板置于样品上，入射激光束在两款面板中心位置烧蚀样品激发出等离子体，而两侧放置的平行面板会对激发出等离子体进行空间约束，但是平行板只能从两侧压缩等离子体，压缩效率低，增强效果差。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用可控涡旋光实现激光诱导击穿光谱增强的方法。光谱增强效果好，检查精度高。

采用的技术方案是：

一种利用可控涡旋光激光诱导击穿光谱增强的方法，所涉及的硬件抱括光源，变形镜，计算机，高数值孔径透镜，光谱探测器和光谱仪，均为市购已知产品，其其特征在于所述光源为涡旋激光产生装置；在于该方中变形镜设置在涡旋激光生产装置发出的涡旋激光的光路上，变形镜的信号输出输入端分别与计算机的对应接口连接，高数值孔径透镜设置在变形镜反射光的光路上，待测样品设置在高数值孔径透镜的的光聚焦点上，光谱探测器与光谱仪连接，光谱仪的信号输入输出端与计算机的对应接口连接。变形镜内置多个驱动器，通过计算机控制驱动器使变形镜的对应镜片达到设定的最佳相位，从而通过控制变形镜控制涡旋激光光强分布，进而实现光场梯度力改变，实现对产生分立线谱的粒子进行定向操制引导，从而达到LIBS光谱增强的目的。

涡旋光激光产生装置发出涡旋激光光束，被变形镜反射通过高数值孔径透镜，汇聚到待测样品上，由于激光烧蚀激发样品产生等离子体，等离子体在光阱中受到光场梯度力的约束，使得等离子体内部粒子互相碰撞的几率增强，等离子体发光强度也随之增强，同时其向外膨胀和扩张的速度也大大降低，等离子体存在寿命也将延长。通过计算机对变形镜以及光谱探测器的控制，当激发粒子产生分立谱线时，触发变形镜，使其每个镜面单元倾斜度改变，进而改变涡旋光相位分布，改变光场梯度力分布，达到对产生分立光谱的粒子进行定向操控引导作用，然后触发光谱探测器接受光信号，从而达到LIBS光谱增强的目的。

本发明的优点：

（1）利用可控制涡旋光实现激光诱导击穿光谱增强；

（2）利用可控制涡旋光产生的光场梯度力对离子体产生约束作用；

（3）利用涡旋光变化，对产生分立谱线的粒子进行定向的引导作用，从而达到LIBS光谱增强的目的。光谱增强效果好，测量精度高。

附图说明

图1为本发明涉及的硬件布设示意图。

图2为本发明样品产生的等离子体被约束在光学势阱中心示意图。