一種增強激光誘導等離子體信號的方法及裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于激光光譜分析技術領域，特別涉及一種增強激光誘導等離子體信號的
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【背景技術】
[0002]激光誘導擊穿光譜技術(Laser-1nducedbreakdown spectroscopy，簡稱 LIBS)是一種目前正在發展中的對樣品中元素成分進行快速、現場定量檢測的分析技術。其原理是利用高能量短脈沖的激光聚焦至樣品表面，產生瞬間高溫將聚焦處樣品激發到等離子態，所產生的等離子體幾乎可將樣品中的全部元素氣化并激發至高能態，當它們回到基態時會發出各自的特征光譜，通過對光譜信號的探測就可獲得樣品中的所含元素種類和濃度。LIBS技術最大特點是無需或者需要很少的樣品預處理、快速實現多元素測量等優點。由于對樣品破壞小，幾乎可以認為是一種無損檢測技術，在冶金、食品質量安全、環境監測等領域具有很大的發展潛力。
[0003]但是，激光誘導擊穿光譜技術容易受到激光能量的抖動、樣品的特性、等離子體溫度和電子密度等等因素的影響，從而導致激光誘導擊穿光譜技術的檢測重復性不穩定，靈敏度也較低，其較低靈敏度和較高檢出限也是目前LIBS技術發展的瓶頸。所以如何提高激光誘導擊穿光譜檢測技術的探測重復性和靈敏度是非常重要的。
【發明內容】
[0004]本發明為解決現有激光誘導擊穿光譜技術檢測重復性不穩定，靈敏度低的技術問題，提出一種增強激光誘導等離子體信號的方法及裝置，利用微波輔助激光誘導擊穿光譜(Microwave Assisted-Laser Induced Breakdown Spectroscopy, MA-LIBS)的增強方式，改變等離子體生存環境，延長等離子體壽命時間，從而增強等離子體光譜信號強度。
[0005]為解決上述問題，本發明采取的技術方案是:一種增強激光誘導等離子體信號的方法，在激光誘導擊穿光譜技術系統上增加一個微波發生器3、微波天線4和微波腔體14 ;利用微波輔助激光誘導擊穿光譜技術延遲等離子體壽命時間，增強等離子體信號強度；所述微波發生器3與微波天線4相連接；所述微波天線4置于樣品正上方2mm處；所述微波腔體14是一封閉腔體，將待測樣品6封閉在所述微波腔體14中。
[0006]優選地，所述微波天線4包括天線探頭41，所述微波天線4采用同軸線連接，天線探頭41采用環形圈模式，環形圈直徑為3-8mm。
[0007]優選地，所述天線探頭41置于樣品正上方2mm處。
[0008]—種增強激光誘導等離子體信號的裝置，包括激光器1、旋轉平臺7、計算機8、光譜儀9、光纖11和光纖探頭12 ;所述激光器I正下方設有聚焦透鏡12，所述旋轉平臺7置于聚焦透鏡12正下方；所述旋轉平臺7上放有樣品6，所述旋轉平臺7斜上方設有聚焦透鏡Π13 ;所述光纖探頭12通過光纖11與所述光譜儀9相連接；所述增強激光誘導等離子體信號的裝置還包括微波發生器3、微波天線4和微波腔體14 ;所述微波發生器3與微波天線4相連接；所述微波天線4置于樣品正上方；所述微波腔體14是一封閉腔體，旋轉平臺7和樣品6封閉在所述微波腔體14中。
[0009]優選地，所述微波天線4包括天線探頭41，所述微波天線4采用同軸線連接，天線探頭41采用環形圈模式，環形圈直徑為3-8mm，環形圈模式可對激光誘導等離子體四周均勻加熱。
[0010]優選地，所述天線探頭41置于樣品正上方2mm處，對產生的等離子體進行微波加熱，延遲等離子體壽命，增強等離子體光譜信號強度。
[0011 ] 優選地，所述激光器I產生1064nm的激光束。
[0012]優選地，所述激光器I發出的激光光束對準天線探頭41中心。
[0013]優選地，所述微波腔體14上設有石英窗1141和石英窗II142 ;所述石英窗1141坐落在聚焦透鏡12正下方；所述石英窗II142坐落在聚焦透鏡1113左下方，所述聚焦透鏡1113通過石英窗II142聚焦光譜。
[0014]優選地，所述微波腔體(14)為不銹鋼材料制成。
[0015]優選地，所述微波發生器3下方設有微波控制盒5。
[0016]優選地，所述微波發生器3的功率通過微波控制盒5調節。
[0017]優選地，所述光譜儀9上設有ICXD高速相機10。
[0018]優選地，所述微波加熱后等離子體的發射光譜經過聚焦透鏡1113收集到光纖探頭12里面，并耦合到光譜儀9中進行數據采集與光電信號轉化。
[0019]優選地，所述光譜儀9將數據傳送至計算機8進行譜圖分析。
[0020]與現有技術相比，本發明的有益效果是:
本發明提供的一種增強激光誘導等離子體信號的方法及裝置，結構簡單，便于實現，在原有的LIBS系統上增加一個微波發生器，利用微波發生器發出的電磁能對激光誘導等離子體進行加熱，延遲等離子體壽命時間，增加等離子體數目，增強等離子體信號強度，提高激光誘導擊穿光譜技術的探測靈敏度。微波能量采用同軸輸出模式，操作簡單，接上微波天線即可，方便移動加熱部位，并且只需在待測樣品表面局部加熱，輸出功率小。
【附圖說明】
[0021]圖1為本發明整體結構原理示意圖。
[0022]圖2為傳統LIBS和MA-LIBS探測樣品中Mg元素的特征譜線圖。
[0023]圖3為傳統LIBS和MA-LIBS探測樣品中Cd元素的特征譜線圖。
[0024]附圖標號:1、激光器；2、聚焦透鏡I ;3、微波發生器；4、微波天線；41、天線探頭；
5、微波控制盒；6、樣品；7、旋轉平臺；8、計算機；9、光譜儀；10、ICCD高速相機；11、光纖；12、光纖探頭；13、聚焦透鏡II ;14、微波腔體；141、石英窗I ;142、石英窗II。
【具體實施方式】
[0025]以下結合附圖對本發明的實施方式做更詳細的說明。
[0026]參見附圖1，一種增強激光誘導等離子體信號的方法，一種增強激光誘導等離子體信號的方法，在激光誘導擊穿光譜技術系統上增加一個微波發生器3、微波天線4和微波腔體14 ;利用微波輔助激光誘導擊穿光譜技術延遲等離子體壽命時間，增強等離子體信號強度；所述微波發生器3與微波天線4相連接；所述微波天線4置于樣品正上方2mm處；所述微波腔體14是一封閉腔體，將待測樣品6封閉在所述微波腔體14中。
[0027]利用上述方法制成的一種增強激光誘導等離子體信號的裝置，包括激光器1、旋轉平臺7、計算機8、光譜儀9、光纖11和光纖探頭12 ;所述激光器I正下方設有聚焦透鏡12，所述旋轉平臺7置于聚焦透鏡12正下方；所述旋轉平臺7上放有樣品6，所述旋轉平臺7斜上方設有聚焦透鏡Π13 ;所述光纖探頭12通過光纖11與所述光譜儀9相連接；所述增強激光誘導等離子體信號的裝置還包括微波發生器3、微波天線4和微波腔體14;所述微波發生器3與微波天線4相連接；所述微波天線4置于樣品正上方；所述微波腔體14是一封閉腔體，旋轉平臺7和樣品6封閉在所述微波腔體14中。
[0028]進一步地，所述微波天線4包括天線探頭41，所述微波天線4采用同軸線連接，天線探頭41采用環形圈模式，環形圈直徑為3-8mm。
[0029]進一步地，所述天線探頭41置于樣品正上方2mm處，對產生的等離子體進行微波加熱，延遲等離子體壽命，增強等離子體光譜信號強度。<