[发明专利]混合激光诱导击穿光谱系统

权利要求书

1.一种激光诱导击穿光谱(LIBS)系统，用于检测样品中感兴趣的组成元素，所述LIBS系统包括：

-脉冲激光源，其在照射所述样品时产生易于产生等离子体的光脉冲；

-元素检测组件，其包括高分辨率光谱仪，所述高分辨率光谱仪具有覆盖感兴趣的组成元素的光谱特征的窄带光谱范围；

-宽带检测组件，其包括具有宽带光谱范围的低分辨率光谱仪；

-可由用户运输到样品位点的探针头，所述探针头具有配置为用光脉冲照射样品并收集产生的等离子体光的探测接口；

-探针光学器件，其将探测接口与脉冲激光源、低分辨率光谱仪和高分辨率光谱仪光学耦接，所述探针光学器件限定第一输出光路，所述第一输出光路将包含感兴趣的组成元素的所述光谱特征的等离子体光的窄带光谱部分引导至高分辨率光谱仪，以及限定第二输出光路，所述第二输出光路将所述等离子体光的宽带光谱部分引导至低分辨率光谱仪。

2.根据权利要求1所述的LIBS系统，其中，所述探针光学器件包括以光脉冲的波长为中心的上游二向色滤光器，所述上游二向色滤光器定位成分别引导：

-从激光源向探测接口发出的光脉冲；以及

-从探测接口射向元素检测组件和宽带检测组件的等离子体光。

3.根据权利要求2所述的LIBS系统，其中，所述探针光学器件还包括设置在所述上游二向色滤光器和所述探测接口之间的扫描镜组件。

4.根据权利要求1、2或3中的任一项所述的LIBS系统，其中所述探测接口包括透明窗口。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的LIBS系统，其中所述脉冲激光源安装在所述探针头内。

6.根据权利要求1至5中的任一项所述的LIBS系统，其中所述探针光学器件包括下游二向色滤光片，所述下游二向色滤光片以感兴趣的组成元素的光谱特征为中心，并且布置为将等离子体光分离成所述窄带光谱部分和宽带光谱部分。

7.根据权利要求1至6中的任一项所述的LIBS系统，其中所述探针光学器件安装在所述探针头内。

8.根据权利要求1至7中的任一项所述的LIBS系统，还包括：

-第一光纤链路，其具有设置为接收来自探针光学器件的等离子体光的窄带光谱部分的光纤输入端和连接到高分辨率光谱仪的光纤输出端；以及

-第二光纤链路，其具有设置成接收来自所述探针光学器件的等离子体光的宽带光谱部分的光纤输入端和连接到低分辨率光谱仪的光纤输出端。

9.根据权利要求8所述的LIBS系统，其中，所述元素检测组件包括光电倍增管检测器或雪崩光电二极管，其耦接至高分辨率光谱仪的输出。

10.根据权利要求1至9中的任一项所述的LIBS系统，其中宽带检测组件包括耦接到低分辨率光谱仪的输出的CCD相机。

11.根据权利要求1至10中的任一项所述的LIBS系统，其中，所述高分辨率光谱仪基于切尔尼—特纳配置，所述切尔尼—特纳配置使用级联的初级光栅和次级光栅，而在其间没有插入光学器件。

12.根据权利要求1至11中的任一项所述的LIBS系统，其中，所述低分辨率光谱仪基于包含平面光栅的折叠或展开的切尔尼—特纳配置。

13.根据权利要求1至11中的任一项所述的LIBS系统，其中，所述低分辨率光谱仪包括凹面光栅。

14.根据权利要求1至13中的任一项所述的LIBS系统，还包括：

-可移动壳体，在其中封闭有所述元素检测组件和所述宽带检测组件；

-封闭在所述可移动壳体内的电源单元；以及

-线连接器在可移动壳体和探针头之间提供电和光通信。