一種光譜檢測裝置的制造方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及光譜檢測裝置技術領域。
【背景技術】
[0002]現今日常生活中充滿了化學檢測的需求，例如3C產品、兒童玩具及農產品之有毒金屬殘留測定，中草藥及土壤重金屬含量是否超過法定標準之檢測，資源回收之快速正確分類，礦藏之快速探勘，以及機場反恐物質快速檢測等等，因此需要有效的化學檢測法以測定這些物質成分。目前廣泛使用的方式中，能量散射光譜儀(H)S)、X射線光電子能譜(XPS)或電子微探分析儀(EPMA)雖可作到ppb等級檢測，但須在真空作業且須對樣本進行複雜的前處理工作，耗時又不具有可攜性，且僅能做到原子檢測之功能。
[0003]雷射誘發破裂光譜法(laserinduced breakdown spectrometry, LIBS)是一種現場快速低破壞性且不需樣本前處理的金屬材料分析方法。當雷射光束聚焦在樣本表面時，樣本會發生破裂形成短暫且高能量的電漿，將此電漿所放射的光經由光譜偵測器將放射光轉變成電子訊號讀出，由于各元素具有特定放射波長，透過此特性定義光譜上的訊號即可達到光譜分析之目的。
[0004]然而，目前雷射誘發破裂光譜系統的靈敏度受限在lOOppm，中藥處方中針對鎘、汞、砷、鉛等四種毒性較強的重金屬，最高限量分別為0.5、0.5、3、10 ppm，因此可作到次ppm等級之雷射誘發破裂光譜檢測法為目前重金屬成分檢測所必要的。并且，放射訊號通常夾雜許多熱擴散與背景訊號干擾，如何擷取有用的放射訊號且提升靈敏度一直是業界致力于努力的目標。
【發明內容】
[0005]為克服上述不足，本發明提供了一種光譜檢測裝置，可利用雷射驅動光學光閘，使光譜訊號于預定時間區間通過光學光閘并傳送至光分析裝置，能夠達到濾除雜訊且提高檢測靈敏度的效果。
[0006]本發明采用的技術方案是:一種光譜檢測裝置，包括:雷射裝置，用以提供一雷射光束，其中該雷射光束包括復數個連續的雷射脈沖；分光裝置，用以將該雷射光束分離為第一光束與第二光束，所述第一光束包括復數個連續的第一脈沖光束，所述第二光束包括復數個連續的第二脈沖光束，所述第二光束為傳送至一樣本以產生一光譜訊號；光分析裝置，用以接收該光譜訊號；光學光閘，設置于光分析裝置與樣本之間，所述第一光束系用以驅動該光學光閘；光路調整裝置，設置于分光裝置與光學光閘之間，用以調整第一光束自該分光裝置至光學光閘的傳送距離；第一偏光元件，設置于樣本與光學光閘之間；第二偏光元件，設置于該光學光閘與該光分析裝置之間；其中，當光學光閘被驅動而于一預定時間區間開啟時，光譜訊號通過第一偏光元件、光學光閘與第二偏光元件而傳送至光分析裝置；光譜訊號包括復數個連續的光譜脈沖訊號，預定時間區間包括復數個連續的次級預定時間區間，各次級預定時間區間系為不同，且光譜脈沖訊號系分別于次級預定時間區間通過光學光閘，光分析裝置在次級預定時間區間接受該些光譜脈沖訊號。
[0007]作為上述方案的進一步設置，所述光路調整裝置包括復數個反射面，各反射面之間的距離為可調整。
[0008]作為上述方案的進一步設置，所述所述光學光閘為一克爾光閘(Kerr gate)。
[0009]作為上述方案的進一步設置，所述第一偏光元件與所述第二偏光元件為線性偏光鏡，所述第一偏光元件與第二偏光元件的偏光角度相差90度。
[0010]作為上述方案的進一步設置，還包括第一透鏡，設置于第二光束自該分光裝置至該樣本的路徑中，用以使第二光束聚焦于該樣本之表面；第二透鏡，設置于樣本與光分析裝置之間，用以收集光譜訊號；更包括:一濾光片，設置于光分析裝置與樣本之間，用以濾除光譜訊號以外之訊號。
[0011]作為上述方案的進一步設置，所述雷射光束為一脈沖雷射，所述脈沖雷射的脈沖時間為I飛秒(femtosecond)至I奈秒(nanosecond)之間。
[0012]作為上述方案的進一步設置，所述光學光閘開啟時間點與光譜訊號產生時間點具有一時間差，所述時間差為O至I微秒(microsecond)之間，且所述預定時間區間為I皮秒(picosecond)至 I 奈秒(nanosecond)之間。
[0013]本發明利用雷射驅動光學光閘，使光譜訊號于預定時間區間通過光學光閘而傳送至光分析裝置，能夠達到濾除雜訊且提高檢測靈敏度的效果。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發明光譜檢測裝置的示意圖；
圖2為本發明光譜檢測方法測得的光譜圖；
圖3為圖2中光譜圖沿2B-2B’剖面線的光譜圖。
[0015]圖中:10、光譜檢測裝置；100、雷射裝置；20、樣本；200、分光裝置；300、光學光閘；400、第一偏光元件；500、第二偏光元件；600、光分析裝置；700、光路調整裝置；710、反射面；800、第一透鏡；900、第二透鏡；950、濾光片；970、光束反射面；L、雷射光束；L1、第一光束山2、第二光束；S、光譜訊號；S1、S2、S3、光譜；tl、t2、t3、時間區間。
【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖及實施例對本發明做進一步描述。
[0017]如圖1、圖2、圖3所示，光譜檢測裝置10，包括雷射裝置100、分光裝置200、光學光閘300、第一偏光元件400、第二偏光元件500及光分析裝置600。雷射裝置100用以提供雷射光束L。分光裝置200用以將雷射光束L分離為第一光束LI與第二光束L2，第二光束L2系傳送至樣本20以產生光譜訊號S。光學光閘300設置于光分析裝置600與樣本20之間，第一光束LI系用以驅動光學光閘300。第一偏光兀件400設置于樣本20與光學光閘300之間，第二偏光兀件500設置于光學光閘300相對于第一偏光兀件400之另一側，亦即光學光閘300與光分析裝置600之間。光分析裝置600用以接收光譜訊號S，其中當光學光閘300被驅動而于一預定時間區間開啟時，光譜訊號S系通過第一偏光元件400、光學光閘300與第二偏光元件500而傳送至光分析裝置600。
[0018]雷射裝置100可以是脈沖雷射裝置。在一實施例中，雷射裝置100例如是超短脈沖雷射裝置，提供的雷射光束系為一脈沖雷射，脈沖時間(脈沖停留之時間)實質上系為I飛秒(femtosecond)至I奈秒(nanosecond)之間。雷射光束可以為單一脈沖，或具有I GHz以下之頻率。雷射光束波長約在150至10600奈米(nanometer)之間，本發明并不限定雷射光束之波長范圍。在一實施例中，雷射光束之波長約在400至1000奈米之間。
[0019]分光裝置200例如是分光鏡(beam splitter)，可有效地將雷射光束L分離為第一光束LI與第二光束L2。
[0020]如圖1所示，實施例中，光譜檢測裝置10更可包括光路調整裝置700，光路調整裝置700設置于分光裝置200與光學光閘300之間，用以調整第一光束LI自分光裝置200至光學光閘300之傳送距離。光路調整裝置700可包括複數個反射面710，各反射面710之間之距離系為可調整，藉由調整反射面710之間之距離可改變第一光束LI自分光裝置200至光學光閘300之傳送距離。經由調整第一光束LI自分光裝置200至光學光閘300之傳送距離，可調整光學光閘300開啟之時間點，進而使得光學光閘300開啟之時間點與光譜訊號S產生之時間點具有時間差，藉由此光路調整裝置700可得到適當的光學光閘300開啟時間點，以得到良好的偵測光譜訊號S。
[0021]光學光閘300例如是克爾光閘(Kerr gate)，第一偏光元件400與第二偏光元件500例如是線性偏光鏡，第一偏光元件400與第二偏光元件500之偏光角度系相差90度。實施例中，光學光閘300被第一光束LI驅動而在預定時間區間開啟，以具有旋轉偏光角度之特性，將通過第一偏光元件400之光譜訊號S之偏光角度旋轉至與第二偏光元件500之偏光角度相同。此處之”開啟”系指例如克爾光閘被雷射驅動時具有雙折射之性質，而具有旋轉偏光角度之特性。實施例中，光學光閘300開啟之時間點與光譜訊號S產生之時間點具有之時間差，實質上系為O至I微秒(microsecond)之間，且光學光閘300開啟之預定時間區間實質上系為I皮秒(picosecond)至I奈秒(nanosec