一种多脉冲激光诱导击穿光谱测量系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种多脉冲激光诱导击穿光谱测量系统，利用脉冲发生器控制时序，对激光脉冲和光谱采集进行外触发；同时，通过采用单台激光器实现了多脉冲输出，降低了双脉冲或多脉冲激光诱导击穿光谱测量系统搭建成本，提高了激光诱导击穿光谱信号测量质量，另外，且输出激光脉冲为共线多脉冲，无须进行额外的光路准直和调焦。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及激光
，尤其涉及一种多脉冲激光诱导击穿光谱测量系统。
技术介绍
多脉冲激光诱导击穿光谱技术是在激光诱导产生等离子体时输出两个及以上的激光脉冲对样品进行烧蚀。与单脉冲技术相比，多脉冲激光诱导击穿光谱技术不仅能够增强特征光谱信号强度、提高探测灵敏度及光谱的信背比，降低了检测极限，同时产生的特征光谱具有较小的相对标准偏差，这使其获得了更高的准确性及可重复性。现有的应用于LIBS技术的基于单台激光器的多脉冲输出方法有主要有两种。一种是采用分束镜进行分束结合光路转折延时获得双脉冲输出效果，装置采用分束镜将出射激光分为两束，其中一束激光由直路光学传输装置直接聚焦到样品表面，另一束激光经过旁路光学传输装置调整激光聚焦方向达到与第一束激光聚焦位置相同，二者共同激发样品产生等离子体信号。两束激光延迟时间间隔由二者光程差决定。另一种是采用单台激光器的倍频模块结合光纤延时，利用Nd = YAG激光器的多波长输出特点，通过倍频晶体获得基频1064nm和二倍频532nm的混合光输出。输出的532nm激光垂直样品表面入射用于烧蚀样品，利用1064nm激光从平行样品表面方向入射，形成正交双脉冲激光诱导击穿光谱检测系统，其脉冲间延时通过大口径石英玻璃光纤传输1064nm激光来实现。但是，这两种方法均需要对输出激光进行分束，降低了单个激光脉冲能量，同时还需要额外的光路布置，增加了激光光源系统复杂度。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种多脉冲激光诱导击穿光谱测量系统，降低了系统搭建成本，提高了光谱质量，且输出激光脉冲为共线多脉冲，无须进行额外的光路准直和调焦。本技术的目的是通过以下技术方案实现的:一种多脉冲激光诱导击穿光谱测量系统，包括:脉冲发生器、高压脉冲模块、激光器、激光脉冲处理模块与光谱仪；所述脉冲发生器分别与高压脉冲模块及光谱仪相连，所述高压脉冲模块与激光器相连，所述激光脉冲处理模块一端与所述激光器相连，另一端与所述光谱仪相连。该系统还包括:计算机，该计算机分别与脉冲发生器及光谱仪相连。由上述本技术提供的技术方案可以看出，通过采用多高压脉冲调Q实现单台激光器的多脉冲输出，降低了多脉冲激光诱导击穿光谱系统搭建成本，提高了激光诱导击穿光谱信号测量质量，另外，且输出激光脉冲为共线多脉冲，无须进行额外的光路准直和调焦。【附图说明】为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。图1为本技术实施例提供的一种多脉冲激光诱导击穿光谱测量系统的结构示意图；图2为本技术实施例提供的高压脉冲模块原理图；图3为本技术实施例提供的一种多脉冲激光诱导击穿光谱测量系统的测量流程图；图4为本技术实施例提供的一种多脉冲激光诱导击穿光谱测量过程的原理图；图5为本技术实施例提供的基于本技术的方法测量到的双脉冲输出波形图；图6为本技术实施例提供的碳钢样品单脉冲和双脉冲激光诱导击穿光谱光谱段对比图。【具体实施方式】下面结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术的保护范围。实施例本技术实施例提供一种多脉冲激光诱导击穿光谱测量系统，如图1所示，其主要包括:脉冲发生器(Pulse Generator)、高压脉冲模块(HVP Module)、激光器(Laser)、激光脉冲处理模块与光谱仪(Spectrometer)；所述脉冲发生器分别与高压脉冲模块及光谱仪相连，所述高压脉冲模块与激光器相连，所述激光脉冲处理模块一端与所述激光器相连，另一端与所述光谱仪相连。所述激光脉冲处理模块包括:反射镜(Mirror)、聚焦透镜(Focus lens)与采集透镜(Collect1n)；激光器输出的激光脉冲经过反射镜转折光路后由聚焦透镜聚焦至样品(Sample)表面，所产生的等离子体信号光通过采集透镜聚焦。该系统还包括:分别与所述脉冲发生器及光谱仪相连的计算机(Computer)。示例性的，本技术实施例中，所述采用研制的脉冲发生器可使用脉冲发生器ZKG027实现，由该脉冲发生器ZKG027进行时序控制，对激光脉冲和光谱采集进行外触发。氙灯触发信号电压12V，脉冲宽度500ns，上升沿触发；高压脉冲信号输出3个，电压5V，脉冲间隔20 μ s，脉冲宽度分别为200ns和500ns ;第一个高压脉冲信号距氙灯触发信号键位为280 μ S。光谱仪型号可以为Avaspec-USB2，其触发信号I个，电压5V，脉宽500ns，上升沿触发。本技术实施例中，用于输出脉冲高压的高压脉冲模块原理图如图2所示。首先，接收脉冲发生器发出的包含时序脉冲信号，然后，进行信号隔离并组合时序脉冲信号，再将组合后的时序脉冲放大并输出相应的高压脉冲。为了便于理解，下面结合附图3-6对本系统的测量过程及原理做详细的说明。如图3所示，为本系统的测量过程，其主要包括如下步骤:[0当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多脉冲激光诱导击穿光谱测量系统，其特征在于，包括：脉冲发生器、高压脉冲模块、激光器、激光脉冲处理模块与光谱仪；所述脉冲发生器分别与高压脉冲模块及光谱仪相连，所述高压脉冲模块与激光器相连，所述激光脉冲处理模块一端与所述激光器相连，另一端与所述光谱仪相连。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：高辉，潘从元，王声波，王秋平，曾强，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：新型
国别省市：安徽;34