[发明专利]一种击穿光谱与吸收光谱组合测量系统及方法

说明书

本发明提供了一种击穿光谱与吸收光谱组合测量系统及方法，所述系统包括激光发射机构、检测机构、信号采集机构和计算机；所述检测机构包括用于承载被测物的置物台、设于所述置物台上方的容器以及与所述容器上部相连通的抽气泵；所述激光发射机构包括第一激光发射机构和第二激光发射机构，所述信号采集机构包括第一信号采集机构和第二信号采集机构，所述第一信号采集机构包括设于置物台两侧的光纤以及与所述光纤相连的光谱仪，所述第二信号采集机构包括光电探测器、数字示波器、锁相放大器以及数据采集卡。本发明能够对气固液三态物质进行全面、准确以及高精度测量，提高了系统检测能力，保证了测量结果的可靠性。

技术领域

本发明涉及光谱检测技术领域，具体地说是涉及一种击穿光谱与吸收光谱组合测量系统及方法。

背景技术

激光诱导击穿光谱技术，是以激光器为基础的诊断技术，已被证明能有效的测量各类介质中的各成分的浓度，包括气体、液体、固体介质，但近年来的研究表明激光诱导击穿光谱技术在气体检测方面尚有欠缺；同时，可调谐二极管激光吸收光谱技术有着高灵敏度、高选择性、快速、可实时监测的优点，被广泛地应用于大气痕量气体的监测工作中，但对液体和固体的检测在论文却鲜有报道。

激光诱导击穿光谱技术可实现气液固三态的检测，但由于激光诱导等离子体过程的复杂性和应用环境多变性使得激光诱导击穿光谱技术在气体检测方面测量精度低，检测能力低。而可调谐二极管激光吸收光谱技术在气体检测方面较为成熟。可调谐二极管吸收光谱技术应用可调谐激光驱动器输出波长在一定范围内可调的特点，可以同时分析多种污染物质。可调谐二极管激光吸收光谱技术能对气体分子的高选择性、高灵敏度进行连续在线测量，实现了不同领域气体浓度、温度、流速、压力等参数的高精度探测，为各领域的发展提供了重要的技术保障。

可调谐二极管激光吸收光谱技术在气体检测方面发展较为完善，但其难以实现对液体和固体的检测，激光诱导击穿光谱技术能实现这两种形态的物质的检测，主要对液态的检测进行概述。水溶液中元素检测方法按照检测原理可分为化学分析法和仪器分析法，这两种方法都难以实现多元素同时快速检测。激光诱导击穿光谱技术通过高能激光烧蚀并激发待测物质产生等离子体，采用光谱仪和探测器对等离子体发射光谱进行探测，利用目标元素的特征谱线来判断元素种类，从而实现对目标元素的定性和定量分析。LIBS技术因具有实时快速、原位检测、多元素同时分析等优点，在水溶液中痕量元素快速检测领域具有广阔的应用前景。

在一定情况下，需要对物质进行固、液、气三态的检测以满足自己的测量要求，因此，研究一种能够同时对气固液三态物质进行全面、准确以及高精度测量的系统具有重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种击穿光谱与吸收光谱组合测量系统及方法，提供一种能够同时对气固液三态物质进行全面、准确以及高精度测量的系统和方法。

本发明采用的技术方案是：一种击穿光谱与吸收光谱组合测量系统，所述系统包括激光发射机构、检测机构、信号采集机构和计算机；

所述检测机构包括用于承载被测物的置物台、设于所述置物台上方的容器以及与所述容器上部相连通的抽气泵，所述容器设有可开闭的进气管，所述进气管的管口朝下并延伸至置物台的上方，所述抽气泵用于将被测物中的气体抽至容器的上部进行检测；

所述激光发射机构包括第一激光发射机构和第二激光发射机构，所述第一激光发射机构包括依次设置的Nd:YAG激光器、反射镜和聚焦透镜，所述第一激光发射机构为两套且各自设于所述置物台的两侧；所述Nd:YAG激光器用于发射脉冲激光，脉冲激光依次经过反射镜、聚焦透镜后照在被测物上；