[发明专利]基于激光等离子体自约束的液体样品光谱测量方法与装置

权利要求书

1.一种基于激光等离子体自约束的液体样品激光诱导击穿光谱测量方法，其特征在于，包括如下步骤：液体样品形成射流；对称分布的多束等能量激光脉冲沿射流流柱径向聚焦于液体样品射流上进行烧蚀，形成空间对称分布的激光自约束等离子体；采集并测量激光自约束等离子体的光谱。

2.根据权利要求1所述的基于激光等离子体自约束的液体样品激光诱导击穿光谱测量方法，其特征在于，对多束等能量激光脉冲形成的激光自约束等离子体膨胀过程进行纹影成像。

3.根据权利要求1所述的基于激光等离子体自约束的液体样品激光诱导击穿光谱测量方法与装置，其特征在于，将液体样品从样品池抽出并产生射流落回至样品池，形成循环液体流。

4.一种基于激光等离子体自约束的液体样品激光诱导击穿光谱测量装置，其特征在于，包括激光脉冲发射装置、激光传输与调制光路、液体射流装置以及光谱分析装置；其中，

液体射流装置用于使液体样品形成射流；

所述激光脉冲发射装置包括作为等离子体激发光源的纳秒脉冲激光器，并产生脉冲激光束；

激光传输与调制光路用于将所述脉冲激光束分束成相对射流对称分布的多束等能量激光脉冲，并沿射流流柱径向聚焦于液体样品射流上进行烧蚀，形成空间对称分布的激光自约束等离子体；

光谱分析装置用于采集并测量激光自约束等离子体的光谱。

5.根据权利要求4所述的基于激光等离子体自约束的液体样品激光诱导击穿光谱测量装置，其特征在于，还包括等离子体膨胀瞬态阴影成像装置，用于对多束等能量激光脉冲形成的激光自约束等离子体膨胀过程进行纹影成像，包括：可见光脉冲激光器、滤光片和CCD相机；

可见光脉冲激光器发出的光通过液体射流的激光自约束等离子体区域，并经由滤光片被CCD相机收集进行纹影成像，所述CCD相机连接至计算机。

6.根据权利要求4所述的基于激光等离子体自约束的液体样品激光诱导击穿光谱测量装置，其特征在于，所述液体射流装置包括蠕动泵、阻尼器和金属毛细管；所述蠕动泵将液体样品从样品池抽出，经过硅胶管和阻尼器进入金属毛细管，在所述金属毛细管喷口处形成流速恒定、直径百微米量级的液体射流。

7.根据权利要求4所述的基于激光等离子体自约束的液体样品激光诱导击穿光谱测量装置，其特征在于，所述激光传输与调制光路包括沿所述纳秒脉冲激光器产生的脉冲激光束传播方向设置的若干激光分束镜、若干反射镜和若干聚焦透镜；其中，

所述若干激光分束镜用于对脉冲激光束进行分束为多束等能量激光脉冲；

所述反射镜用于改变多束等能量激光脉冲的传播方向，使多束等能量激光脉冲沿射流流柱径向对称分布；

所述聚焦透镜分别位于多束等能量激光脉冲光路上，将等能量激光脉冲聚焦于液体样品射流上进行烧蚀。

8.根据权利要求7所述的基于激光等离子体自约束的液体样品激光诱导击穿光谱测量装置，其特征在于，所述激光分束镜采用偏振分光片；所述纳秒脉冲激光器产生的脉冲激光束传播方向依次设置半波片、偏振分光片一，所述偏振分光片一将脉冲激光束分为光路一和光路二，光路一和光路二相互垂直传播；

所述光路一沿传播方向设置半波片、偏振分光片二，所述偏振分光片二将光路一分为光路三和光路四；所述光路四经聚焦透镜聚焦于液体样品射流上，所述光路三依次经两个反射镜和聚焦透镜聚焦于液体样品射流上，经过聚焦的光路三和光路四在液体样品射流截面方向上相互垂直；

所述光路二沿传播方向设置半波片、偏振分光片三，所述偏振分光片三将光路二分为光路五和光路六；所述光路六经聚焦透镜聚焦于液体样品射流上，所述光路五依次经两个反射镜和聚焦透镜聚焦于液体样品射流上，经过聚焦的光路五和光路六在液体样品射流截面方向上相互垂直。

9.根据权利要求1所述的基于激光等离子体自约束的液体样品激光诱导击穿光谱测量装置，其特征在于，光谱分析装置包括光谱收集透镜组、光纤、光谱仪；所述光谱仪光谱收集透镜组收集激光自约束等离子体的光谱，通过光纤传播至光谱仪；所述光谱仪连接至计算机。

10.根据权利要求5所述的基于激光等离子体自约束的液体样品激光诱导击穿光谱测量装置，其特征在于，还包括数字延时信号发生器，所述数字延时信号发生器连接所述脉冲激光器、可见光脉冲激光器和CCD相机，同时控制脉冲激光器、可见光脉冲激光器和CCD相机的触发。