[实用新型]一种平面式激光诱导击穿光谱扫描仪

说明书

本实用新型涉及光谱扫描仪技术领域，尤其涉及一种平面式激光诱导击穿光谱扫描仪，包括用于发射脉冲光束的激光发射器、聚焦透镜、反射光栅、振镜、陷波滤镜、半透半反射振镜、高速面阵CCD阵列、光谱探头以及样品台，所述激光发射器发射出的脉冲光束通过所述聚焦透镜聚焦后经过倾斜设置的反射光栅和振镜反射偏转汇聚于所述样品台上的被测物体表面，被测物体表面的原子激发并发出光，激发出的光通过所述滤波滤镜与倾斜设置的半透半反射振镜，部分光通过所述光谱探头捕捉，另一部分成像到所述高速面阵CCD阵列的感光面上。本实用新型可以在进行激光打标作业的同时快速获取平面样品中的光谱信息，并通过矫正算法对物体表面成分进行进一步的定性定量分析。

技术领域

本实用新型涉及光谱扫描仪技术领域，尤其涉及一种平面式激光诱导击穿光谱扫描仪。

背景技术

激光诱导击穿光谱仪(LIBS)是光谱分析领域一种分析仪器，其基本原理是使用高能量激光光源，在分析材料表面形成高强度激光光斑，使样品表面灼烧剥离并出现等离子体，高能量的等离子体使纳米粒子熔化，将其中的原子激发并且发出光，这些光随后通过光谱系统和检测系统进行分析。这种技术对材料中的绝大部分无机元素非常敏感。同时能分析低原子数元素例如：氢-钠的元素，这些元素用其他技术很难分析。LIBS弥补了传统元素分析方法的不足，尤其在微小区域材料分析、镀层/薄膜分析、缺陷检测、珠宝鉴定、法医证据鉴定、粉末材料分析、合金分析等应用领域优势明显，同时，LIBS还可以广泛适用于地质、煤炭、冶金、制药、环境、科研等不同领域的应用。

在测量表面成分不均匀的样品时，LIBS需多次测量样品表面不同单点以获取光谱信息，因此样品表面的不均匀性对测试结果的影响很大，一般情况下一次测量很难保证结果的准确性和精确度。因此LIBS往往局限于物质成分单一且分布均匀的单点测量。

激光打标机常见于工业生产流水线中，其原理是由激光发生器生成高能量的连续激光光束，聚焦后的激光作用于承印材料，使表面材料瞬间熔融，甚至气化，通过控制激光在材料表面的路径，从而形成需要的图文标记。

正是基于上述原因，本实用新型提供了一种平面式激光诱导击穿光谱扫描仪，可以在进行激光打标作业的同时快速获取平面样品中的光谱信息，并通过矫正算法对物体表面成分进行进一步的定性定量分析。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种平面式激光诱导击穿光谱扫描仪，可以在进行激光打标作业的同时快速获取平面样品中的光谱信息，并通过矫正算法对物体表面成分进行进一步的定性定量分析。

为了实现本实用新型的目的,本实用新型公开了一种平面式激光诱导击穿光谱扫描仪，包括用于发射脉冲光束的激光发射器、聚焦透镜、反射光栅、振镜、陷波滤镜、半透半反射振镜、高速面阵CCD阵列、光谱探头以及样品台，所述激光发射器发射出的脉冲光束通过所述聚焦透镜聚焦后经过倾斜设置的反射光栅和振镜反射偏转汇聚于所述样品台上的被测物体表面，被测物体表面的原子激发并发出光，激发出的光通过所述陷波滤镜与倾斜设置的半透半反射振镜，部分光通过所述光谱探头捕捉，另一部分成像到所述高速面阵CCD阵列的感光面上。

所述反射光栅呈倾斜设置，其上表面能够将经过所述聚焦透镜聚焦后的脉冲光束反射至所述振镜的下表面，所述振镜呈倾斜设置能够将脉冲光束完全反射至样品台上的被测物体表面。

所述高速面阵CCD阵列的感光面上获取的CCD的输出信号与积分时间成正比， CCD的真值信号会进行频谱搬移，需对积分时间进行调制，积分时间变化如公式所示，

式中：t_n为第n次采样的积分时间；t₀为采用低通滤波法时的积分时间；ω为正弦调制的数字频率；

设实测信号为S₁，实际信号为S₂，白噪声为ω_n则，如公式所示：