[实用新型]光路延时双脉冲LIBS装置

说明书

本实用新型公开了一种光路延时双脉冲LIBS装置。本装置采用分光镜将一台激光器射出的激光光束分成两束，其中一束光经过聚焦后直接照射在待测样品表面，另一束光先通过光路延时器延迟一定时间，再经过聚焦，最后照射在待测样品表面。通过选择反射率和透过率不同的分光镜，可以实现分光光束能量的调整。通过调整光路延时器，可以改变延时光路的光程，从而改变两束激光的光程差，实现延迟时间的改变。相较于现有的双脉冲LIBS装置，本装置只需要一台激光器，不需要数字延时脉冲发生器，降低了系统成本，缩小了系统体积，有利于双脉冲LIBS装置的集成、推广和小型化。

技术领域

本实用新型涉及激光诊断和光谱探测领域，特别涉及一种光路延时双脉冲激光诱导击穿光谱(LIBS)装置。

背景技术

激光诱导击穿光谱(LIBS)技术是近年来发展迅速的一种元素成分分析技术，它采用高能量短脉宽的脉冲激光作为激发源，将脉冲激光聚焦后照射在样品表面，使样品加热、烧蚀、解离、激发、电离，产生等离子体，通过分析等离子体发射光谱中特征谱线的位置和强度信号，可以获得样品的元素成分和元素浓度信息。LIBS 技术的特点是检测速度快，几乎不需要样品制备，检测元素范围广，可原位检测，因此在元素检测和工业领域应用广泛。

双脉冲激光诱导击穿光谱(LIBS)技术主要分为三种：共线双脉冲LIBS技术、正交预烧蚀双脉冲LIBS技术和正交再加热双脉冲LIBS技术。其中共线双脉冲LIBS 技术采用两束共线的脉冲激光依次垂直烧蚀样品，诱导样品产生等离子体；正交预烧蚀双脉冲LIBS技术先采用平行于样品表面的脉冲激光击穿样品表面附近的空气，再用垂直于样品表面的脉冲激光烧蚀样品，使样品产生等离子体；正交再加热双脉冲LIBS技术先采用垂直于样品表面的脉冲激光对样品烧蚀产生等离子体，再用平行于样品表面的脉冲激光对产生的等离子继续加热。与单脉冲LIBS相比，双脉冲LIBS可以增强发射光谱信号强度，提高信噪比，提高信号稳定性，因此得到了越来越广泛的应用。

传统的双脉冲LIBS系统需要两台激光器产生两个高能量短脉宽的脉冲激光，需要数字延时脉冲发生器控制两束脉冲激光之间的延迟时间。这使得双脉冲LIBS 系统与单脉冲LIBS系统相比，体积变大，成本变高，不利于双脉冲LIBS系统的集成和推广，阻碍了双脉冲LIBS系统的小型化。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种光路延时双脉冲LIBS装置，通过激光分束、光路延时的方法取代双激光器、数字脉冲延时器，解决传统双脉冲LIBS系统存在的成本高、体积大等问题。

本实用新型采取的技术方案如下：

一种光路延时双脉冲LIBS装置，包括脉冲激光器，分光镜，光程可调的光路延时器，反光镜A，反光镜B，扩束准直聚焦透镜组A，扩束准直聚焦透镜组B，收集透镜，光纤，光谱仪，计算机和供待测样品放置的位移台；

所述的脉冲激光器发射的脉冲激光经分光镜分为透射光和反射光，其中反射光经反光镜B反射后，经扩束准直聚焦透镜组A聚焦照射在待测样品表面；所述的透射光通过光路延时器，然后被反光镜A反射，经扩束准直聚焦透镜组B聚焦后照射在待测样品表面；

两束激光双脉冲照射在待测样品表面产生等离子体，等离子体发出的光由收集透镜收集后，经光纤传输至光谱仪，光谱仪与计算机相连，可以对采集到的光谱进行分析；

所述的计算机控制位移台将待测样品移动到指定位置。

所述的分光镜，激光通过该分光镜后可分为两束，一束为透射光，一束为反射光，采用透射率和反射率不同的分光镜可以改变双脉冲LIBS光束能量的配比。

所述的光路延时器，可通过调节延时光路内部结构，如光纤长短、反射镜位置等，改变光程，调节激光通过光路延时器的时间，从而控制延迟时间。

所述的光谱仪自带外部触发模块和延时模块，通过与激光器相连，可调整激光产生和光谱采集之间的延迟时间，优化采集光谱的信噪比。