[发明专利]基于激光诱导击穿光谱的氦气在线检测系统

权利要求书

1.基于激光诱导击穿光谱的氦气检测系统，其特征在于包括：

脉冲激光器，用于产生纳秒激光脉冲击穿待测气体产生等离子体辐射，为激光诱导击穿光谱的激发光源；

气体测量腔，为待测气体样品的检测区域；所述的气体测量腔包括圆环柱体，在所述的圆环柱体的顶部固定有一个光学窗口透镜，用于聚焦激光束；所述的光学窗口透镜边缘与气体测量腔顶部内壁密封设置；在所述的圆环柱体的底部固定有一个玻璃窗口，允许脉冲激光穿过；所述玻璃窗口对脉冲激光束的透过率高于95％；

在所述的气体测量腔的侧壁上部分别安装有与气体测量腔连通的光纤耦合接口以及出气接口，在所述的气体测量腔的侧壁下部安装有与气体测量腔连通的进气接口；

反射镜，所述的反射镜的位置设置为：从脉冲激光器发出的水平激光束经反射镜的入射面沿竖直方向反射至光学窗口透镜并由光学窗口透镜沿竖直方向导入气体测量腔；

光纤，所述的光纤一端固定于所述光纤耦合接口，所述的光纤的光纤头设置于透镜的焦平面上并对准透镜的焦点位置，用于将等离子体发光光子收集并耦合进入光纤中；

光谱仪，所述的光谱仪与光纤另一端相连，用于探测等离子体辐射的光子；所述光谱仪包含有CCD相机；

抽气泵，所述的抽气泵的出口通过安装有出气阀的管道与出气接口相连，所述的抽气泵用于对气体测量腔进行抽气；

柔性采样头，所述的柔性采样头通过安装有进气阀的管道与进气接口连通，所述的柔性采样头用于对气体采样点进行采样。

2.根据权利要求1所述的基于激光诱导击穿光谱的氦气检测系统，其特征在于：所述脉冲激光器产生的纳秒激光脉冲宽度小于9ns、脉冲能量大于40mJ、激光脉冲的重复频率在1-50Hz，脉冲功率稳定度优于3％。

3.根据权利要求1或者2所述的基于激光诱导击穿光谱的氦气检测系统，其特征在于：所述的光学窗口透镜焦距小于20mm、数值孔径高于0.2、聚焦后光斑直径小于6微米，峰值功率密度高达10¹³W/cm²左右。

4.根据权利要求1或者2所述的基于激光诱导击穿光谱的氦气检测系统，其特征在于：所述光谱仪的光谱分辨率为0.1nm，原子发射谱测量范围为300-800nm波段。