【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及激光诱导击穿光谱，特别是涉及一种基于轴向空间约束的激光诱导击穿光谱检测系统。
技术介绍
1、矿物开采、冶金、汽车尾气及农药化肥的使用是重要的重金属污染源。重金属元素可污染水源、土壤和大气，主要的重金属污染物包括铅、镉、汞、钴、钒、锑、铊、锰、砷等，它们对人类健康构成了严重威胁。因此，快速识别样本中的重金属元素种类，准确测量痕量重金属元素的浓度，对于保护人类生命安全和环境治理有着至关重要的意义。
2、主流的光学检测重金属元素的方法包括原子发射光谱法(atomic emissionspectrometry，aes)、原子吸收法(atomicabsorption spectroscopy，aas)、原子荧光光谱法(atomic fluorescence spectrometry，afs)、x荧光光谱法(x-rayfluorescence，xrf)、电感耦合等离子质谱法(inductively coupledplasma mass spectrometry，icp-ms)以及激光诱导击穿光谱(laser induced breakdown spectroscopy，libs)等。与其他技术相比，libs技术具有测量速度快、所需样本体积小、可同时测量多种元素、测量装置简单、无需真空系统的优点。但是，libs技术也面临灵敏度低、稳定性差等问题与挑战。
3、因此，研究人员提出了各种提高libs检测灵敏度的方法，这些方法包括：双脉冲灵敏度增强方法、激光诱导荧光与libs联用、磁约束、空间约束、纳米粒子增强灵
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种基于轴向空间约束的激光诱导击穿光谱检测系统，可提高激光诱导击穿光谱检测的灵敏度。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了一种基于轴向空间约束的激光诱导击穿光谱检测系统，包括：待测样品、透明介质薄片、激光产生与聚焦装置、荧光光谱采集与测量装置；
3、所述激光产生与聚焦装置用于向所述待测样品发射脉冲激光，激发所述待测样品产生等离子体；
4、所述透明介质薄片覆盖在待测样品上；所述透明介质薄片用于阻碍所述等离子体沿激光传播方向膨胀，并引起冲击波的反射；
5、所述荧光光谱采集与测量装置用于采集所述等离子体产生的荧光，并测量所述等离子体的荧光发射光谱，以分析所述待测样品的重金属元素组分。
6、可选地，所述待测样品是样品溶液通过蒸发过程，经液-固转换，富集在具有亲疏水阵列结构的基底上形成的。
7、可选地，所述亲疏水阵列结构包括多个亲水区；多个亲水区是利用超声分散疏水试剂覆盖在基底的表面，在特定环境下形成疏水涂层，并移除所述疏水涂层的部分区域得到的。
8、可选地，所述疏水试剂不含待测的重金属元素。
9、可选地，采用机械擦除的方式移除所述疏水涂层的部分区域得到多个亲水区。
10、可选地，所述透明介质薄片为盖玻片。
11、可选地，所述待测样品放置在三维电控平移台上。
12、可选地，所述激光产生与聚焦装置包括：脉冲激光源、反射镜、二向色镜及聚焦透镜；
13、所述脉冲激光源用于产生脉冲激光；所述反射镜、所述二向色镜及所述聚焦透镜依次设置在所述脉冲激光的光路上；所述脉冲激光经所述反射镜反射后，透过所述二向色镜，被所述聚焦透镜聚焦于所述待测样品的表面，以激发所述待测样品产生等离子体；所述等离子体产生的荧光被所述聚焦透镜收集，经所述二向色镜反射至所述荧光光谱采集与测量装置。
14、可选地，所述荧光光谱采集与测量装置包括：荧光收集透镜组、光谱仪尾纤、光谱仪及光电探测器；所述光谱仪通过所述光谱仪尾纤与所述荧光收集透镜组连接；所述光电探测器与所述光谱仪连接；
15、所述荧光收集透镜组用于收集所述等离子体产生的荧光，并将所述荧光耦合进所述光谱仪尾纤，以传输至所述光谱仪；所述光谱仪用于测量荧光发射光谱；所述光电探测器用于根据荧光发射光谱分析所述待测样品的重金属元素组分。
16、根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术提供的基于轴向空间约束的激光诱导击穿光谱检测系统无需改变现有libs设备的结构，仅通过在待测样品表面覆盖透明介质薄片，对激光激发产生的等离子体施加轴向空间约束，阻碍等离子体的膨胀降温过程，从而延长了等离子体高温状态的持续时间，增强了libs光谱信号的强度，提高了激光诱导击穿光谱检测的灵敏度。
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1.一种基于轴向空间约束的激光诱导击穿光谱检测系统，其特征在于，所述基于轴向空间约束的激光诱导击穿光谱检测系统包括：待测样品、透明介质薄片、激光产生与聚焦装置、荧光光谱采集与测量装置；
2.根据权利要求1所述的基于轴向空间约束的激光诱导击穿光谱检测系统，其特征在于，所述待测样品是样品溶液通过蒸发过程，经液-固转换，富集在具有亲疏水阵列结构的基底上形成的。
3.根据权利要求2所述的基于轴向空间约束的激光诱导击穿光谱检测系统，其特征在于，所述亲疏水阵列结构包括多个亲水区；多个亲水区是利用超声分散疏水试剂覆盖在基底的表面，在特定环境下形成疏水涂层，并移除所述疏水涂层的部分区域得到的。
4.根据权利要求3所述的基于轴向空间约束的激光诱导击穿光谱检测系统，其特征在于，所述疏水试剂不含待测的重金属元素。
5.根据权利要求3所述的基于轴向空间约束的激光诱导击穿光谱检测系统，其特征在于，采用机械擦除的方式移除所述疏水涂层的部分区域得到多个亲水区。
6.根据权利要求1所述的基于轴向空间约束的激光诱导击穿光谱检测系统，其特征在于，所述透明介
7.根据权利要求1所述的基于轴向空间约束的激光诱导击穿光谱检测系统，其特征在于，所述待测样品放置在三维电控平移台上。
8.根据权利要求1所述的基于轴向空间约束的激光诱导击穿光谱检测系统，其特征在于，所述激光产生与聚焦装置包括：脉冲激光源、反射镜、二向色镜及聚焦透镜；
9.根据权利要求1所述的基于轴向空间约束的激光诱导击穿光谱检测系统，其特征在于，所述荧光光谱采集与测量装置包括：荧光收集透镜组、光谱仪尾纤、光谱仪及光电探测器；所述光谱仪通过所述光谱仪尾纤与所述荧光收集透镜组连接；所述光电探测器与所述光谱仪连接；
...【技术特征摘要】
1.一种基于轴向空间约束的激光诱导击穿光谱检测系统，其特征在于，所述基于轴向空间约束的激光诱导击穿光谱检测系统包括：待测样品、透明介质薄片、激光产生与聚焦装置、荧光光谱采集与测量装置；
2.根据权利要求1所述的基于轴向空间约束的激光诱导击穿光谱检测系统，其特征在于，所述待测样品是样品溶液通过蒸发过程，经液-固转换，富集在具有亲疏水阵列结构的基底上形成的。
3.根据权利要求2所述的基于轴向空间约束的激光诱导击穿光谱检测系统，其特征在于，所述亲疏水阵列结构包括多个亲水区；多个亲水区是利用超声分散疏水试剂覆盖在基底的表面，在特定环境下形成疏水涂层，并移除所述疏水涂层的部分区域得到的。
4.根据权利要求3所述的基于轴向空间约束的激光诱导击穿光谱检测系统，其特征在于，所述疏水试剂不含待测的重金属元素。
5.根据权利要求3所述的基于轴向...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘冰，王东宇，李宁宁，张楠，
申请(专利权)人：中国人民解放军火箭军特色医学中心，
类型：发明
国别省市：
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