(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210212202.7 (22)申请日 2022.03.04 (71)申请人 中国科学院合肥物质科 学研究院 地址 230031 安徽省合肥市蜀山区蜀山湖 路350号 (72)发明人 汪六三　王儒敬　刘洋　黄子良　 郑世健　 (74)专利代理 机构 合肥国和专利代理事务所 (普通合伙) 34131 专利代理师 张祥骞 (51)Int.Cl. G01N 21/71(2006.01) G01N 21/01(2006.01) (54)发明名称 一种激光诱导击穿光谱增强检测装置及其 检测方法 (57)摘要 本发明涉及一种激光诱导击穿光谱增强检 测装置及其检测方法， 与现有技术相比解决了激 光诱导击穿光谱灵敏度低的缺陷。 本发明包括激 光激发系统和光谱收集系统， 激光激发系统输出 的光束经光束整形器整形成线光束， 还包括光谱 增强组件， 所述的光谱增强组件包括微型聚焦透 镜阵列和微型腔体， 线光束经微型聚焦透镜阵列 分成若干个聚焦点经微型腔体后在被测样品表 面形成聚焦线阵。 本发明采用光谱增强组件将双 脉冲激发、 线激发和腔约束相集成， 且辅以惰性 气体环境， 提高了激光击穿光谱测量的准确性， 提高了激光诱导击穿光谱技术的检测灵敏度和 检测准确性。 权利要求书2页 说明书4页 附图3页 CN 114577780 A 2022.06.03 CN 114577780 A 1.一种激光诱导击穿光谱增强检测装置， 包括激光激发系统和光谱收集系统， 激光激 发系统输出的光束经光束 整形器整形成线光束， 其特 征在于： 还包括光谱增强组件， 所述的光谱增强组件包括微型聚焦透镜阵列和微型腔体(1)， 线 光束经微型聚焦透镜阵列分成若干个聚焦点经微型腔 体(1)后在被测样品表 面形成聚焦线 阵； 所述的微型腔体(1)为半圆柱体， 微型腔体(1)的弧面上等分开设有前狭缝通槽(3)、 上 狭缝通槽(2)和后狭缝通槽(4)， 上狭缝通槽(2)位于微型腔体(1)的顶部， 前狭缝通槽(3)与 后狭缝通槽(4)分别位于上狭缝通槽(2)的两侧， 上狭缝通槽(2)内固定安装有透明玻璃， 前 狭缝通槽(3)和后狭缝通槽(4)内均固定安装有光谱收集透镜， 聚焦点经微型腔体(1)的透 明玻璃形成聚焦线阵聚焦于被测样品上； 所述的光谱收集系统包括两个光谱收集透镜、 光谱仪和探测器， 所述的两个光谱收集 透镜均通过光纤连接 于光谱仪， 光谱仪将收集的光束 进行分光后的光信号传送给探测器。 2.根据权利要求1所述的一种激光诱导击穿光谱增强检测装置， 其特征在于： 还包括三 维平移台A和三维平移 台B， 所述的微型腔体(1)安装在三维平移 台A上， 所述的被测样品安 装在三维平 移台B上。 3.根据权利要求1所述的一种激光诱导击穿光谱增强检测装置， 其特征在于： 所述的激 光激发系统包括激光 驱动器A和激光 驱动器B， 激光 驱动器A连接有激光器A， 激光驱动器B连 接有激光器B， 激光器A的光束 经反射镜与激光器B的光束共同经合束镜后输出光束， 延时脉 冲发生器、 激光控制器的控制信号输出端均与激光驱动器A、 激光驱动器B的控制信号输入 端相连， 光谱仪的控制信号输出端与延时脉冲发生器的控制信号输入端相连。 4.根据权利要求1所述的一种激光诱导击穿光谱增强检测装置， 其特征在于： 所述的光 束整形器为柱面镜， 微型聚焦透镜阵列为微型平凸透镜线阵、 其聚焦点数为5、 10、 20、 30或 40， 所述的探测器为C CD、 ICCD或sCMOS探测器。 5.根据权利要求3所述的一种激光诱导击穿光谱增强检测装置， 其特征在于： 所述的微 型腔体(1)上位于前狭缝通槽(3)、 上狭缝通槽(2)和后狭缝通槽(4)处均开设有惰性气体接 入孔。 6.根据权利要求5所述的一种激光诱导击穿光谱增强检测装置的检测方法， 其特征在 于， 包括以下步骤： 61)微型腔体(1)的冲洗： 将惰性气体通过惰性气体接入孔输入微型腔体(1)内， 对微型 腔体(1)的前狭缝通槽(3)、 上狭缝通槽(2)和后狭缝通槽(4)进行冲洗， 使腔体保持惰性气 体环境； 62)线束信号的发出： 光谱仪触发延时脉冲发生器， 延时脉冲发生器控制激光驱动器A 和激光驱动器B间隔时间发射脉冲激光， 经过光束整 形器成为线 脉冲光源， 再经由微型聚焦 透镜阵列后经微型腔体(1)的透明玻璃聚焦于样品表面， 构成线焦； 63)等离子体的收集： 样品表面激发出多点由微型腔体(1)约束产生的等离子体， 微型 腔体(1)的两个光谱收集透 镜收集产生的等离 子体光谱； 64)三维平移台的调整： 调 节三维平移台A和三维平移台B改变被测 样品和微型腔体(1) 的距离， 使被测样品发射 光谱强度最大； 65)检测数据的获得： 等离子体光谱经光谱仪传送至数据处理系统处理后， 得到被测 样权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114577780 A 2品中元素浓度。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114577780 A 3