一種激光誘導(dǎo)擊穿痕量物質(zhì)分析裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種痕量物質(zhì)分析裝置，特別是一種激光誘導(dǎo)擊穿痕量物質(zhì)分析裝置，主要用于材料分析、物質(zhì)檢測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)醫(yī)療、國(guó)防安全、過程控制、先進(jìn)制造等領(lǐng)域中的痕量物質(zhì)分析。
技術(shù)背景
[0002]在材料分析、物質(zhì)檢測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)醫(yī)療、國(guó)防安全、過程控制、先進(jìn)制造等領(lǐng)域等領(lǐng)域廣泛存在大量的痕量物質(zhì)分析需求，并且對(duì)痕量物質(zhì)檢測(cè)技術(shù)要求越來越高。激光誘導(dǎo)擊穿光譜(Laser induced breakdown spectroscopy，簡(jiǎn)稱LIBS)是一種原子發(fā)射光譜，利用會(huì)聚激光束在被測(cè)樣品的表面或內(nèi)部激發(fā)產(chǎn)生等離子體，然后收集和光譜分析等離子體光，通過檢測(cè)發(fā)射譜線的位置和強(qiáng)度實(shí)現(xiàn)定性和定量的分析，因?yàn)槭菚?huì)聚激光所誘導(dǎo)等離子體，這種光譜技術(shù)與傳統(tǒng)利用相鄰物理器件作為原子化激勵(lì)源的原子發(fā)射光譜技術(shù)相比具有一系列優(yōu)點(diǎn)。
[0003]在先技術(shù)中存在一種激光誘導(dǎo)擊穿光譜物質(zhì)分析裝置，參見美國(guó)專利，專利名稱:Analysis of array by laser induced breakdown spectroscopy，發(fā)明人:Anoop Agrawal,Juan Carlos L.Tonazzi，專利號(hào):US8687189B2，專利公告日期:2014年4月I日，本發(fā)明雖然具有一定的優(yōu)點(diǎn)，但是仍然存在不足:本在先技術(shù)要求被檢測(cè)物質(zhì)設(shè)置為容器陣列中，如果是液體被檢測(cè)物質(zhì)，需要將液態(tài)被檢測(cè)樣品放置在容器陣列中，如果是固態(tài)被檢測(cè)樣品，還需要將所關(guān)注的被檢測(cè)物質(zhì)從固態(tài)樣品中提取取來呈現(xiàn)液態(tài)，才能檢測(cè)后續(xù)檢測(cè)，對(duì)被檢測(cè)樣品要求高，同時(shí)影響檢測(cè)的可靠性和準(zhǔn)確性；在檢測(cè)過程中，需要將被檢測(cè)樣品設(shè)置在特定的陣列容器中，或者呈現(xiàn)陣列形分布，這樣對(duì)被檢測(cè)物質(zhì)所處條件進(jìn)行了限制，無法很好地實(shí)現(xiàn)原位檢測(cè)，特別是對(duì)固態(tài)等被檢測(cè)物，或者過程中的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)檢測(cè)則無法實(shí)現(xiàn)，影響在先技術(shù)使用范圍。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種激光誘導(dǎo)擊穿痕量物質(zhì)分析裝置，具有對(duì)被檢測(cè)樣品要求低、可靠性和準(zhǔn)確性高、可實(shí)現(xiàn)原位檢測(cè)、物質(zhì)辨別能力強(qiáng)、功能易于擴(kuò)充、使用范圍廣等特點(diǎn)。
[0005]本發(fā)明的基本構(gòu)思是:將偏振光場(chǎng)調(diào)控技術(shù)和波前控制技術(shù)相結(jié)合，通過對(duì)激光束進(jìn)行偏振調(diào)得到特定偏振分布光場(chǎng)，通過對(duì)波前控制，產(chǎn)生光場(chǎng)特性分布可控的激勵(lì)光場(chǎng)對(duì)被檢測(cè)物質(zhì)進(jìn)行原位激發(fā)，基于矢量可控光場(chǎng)與物質(zhì)相互作用，產(chǎn)生的信息光場(chǎng)通過光場(chǎng)濾波器后，被光電探測(cè)部件接收，得到被檢測(cè)物質(zhì)的光譜信息，通過光譜分析實(shí)現(xiàn)物質(zhì)分析。
[0006]本發(fā)明包括:激光光源、擴(kuò)束整形器、偏振態(tài)調(diào)節(jié)部件、波前調(diào)控部件、分光鏡、聚焦部件、光場(chǎng)濾波器和光電探測(cè)部件；激光光源出射光束的光路上一次設(shè)置有擴(kuò)束整形器、偏振態(tài)調(diào)節(jié)部件、波前調(diào)控部件、分光鏡、聚焦部件；激光光源出射光束經(jīng)過擴(kuò)束整形器進(jìn)行擴(kuò)束，然后經(jīng)過偏振態(tài)調(diào)節(jié)部件的偏振態(tài)調(diào)節(jié)和波前調(diào)控部件的波前調(diào)控，由聚焦鏡聚焦產(chǎn)生光場(chǎng)特性分布可控的激勵(lì)光場(chǎng)，對(duì)被檢測(cè)物質(zhì)進(jìn)行原位激發(fā)；被檢測(cè)物質(zhì)產(chǎn)生的信息光場(chǎng)經(jīng)過聚焦部件后，被分光鏡反射，反射光束的光路上依次設(shè)置有光場(chǎng)濾波器、光電探測(cè)部件；被檢測(cè)物質(zhì)受原位激發(fā)產(chǎn)生的信息光場(chǎng)，通過光場(chǎng)濾波器后，被光電探測(cè)部件接收，得到被檢測(cè)物質(zhì)的光譜信息，通過光譜分析實(shí)現(xiàn)物質(zhì)分析。
[0007]所述的光場(chǎng)濾波器和光電探測(cè)部件之間設(shè)置有匯聚部件。
[0008]所述的激光光源為半導(dǎo)體激光器、固體激光器、氣體激光器、液體激光器的一種。
[0009]所述的擴(kuò)束整形器為伽利略型準(zhǔn)直整形器、開普勒型準(zhǔn)直整形器中的一種。
[0010]所述的偏振態(tài)調(diào)節(jié)部件為波片、液晶型偏振態(tài)調(diào)節(jié)器、微結(jié)構(gòu)偏振態(tài)轉(zhuǎn)換器的一種。
[0011]所述的波前調(diào)控部件為液晶型空間光調(diào)制器、微結(jié)構(gòu)空間光調(diào)制器、相位片的一種。
[0012]所述的聚焦部件為透射式物鏡、反射鏡聚焦鏡的一種。
[0013]所述的光場(chǎng)濾波器為濾光片、檢偏器的一種
所述的光電探測(cè)部件為單色器、光譜儀、光電二極管、雪崩管、光電倍增管中的一種。
[0014]本發(fā)明裝置的工作過程為:激光光源出射光束經(jīng)過擴(kuò)束整形器進(jìn)行擴(kuò)束，然后經(jīng)過偏振態(tài)調(diào)節(jié)部件的偏振態(tài)調(diào)節(jié)和波前調(diào)控部件的波前調(diào)控，由聚焦鏡聚焦產(chǎn)生光場(chǎng)特性分布可控的激勵(lì)光場(chǎng)，對(duì)被檢測(cè)物質(zhì)進(jìn)行原位激發(fā)；被檢測(cè)物質(zhì)產(chǎn)生的信息光場(chǎng)經(jīng)過聚焦部件后，被分光鏡反射，反射光束的光路上依次設(shè)置有光場(chǎng)濾波器、匯聚部件、光電探測(cè)部件；被檢測(cè)物質(zhì)受原位激發(fā)產(chǎn)生的信息光場(chǎng)，通過光場(chǎng)濾波器后，被光電探測(cè)部件接收，得到被檢測(cè)物質(zhì)的光譜信息，通過光譜分析實(shí)現(xiàn)物質(zhì)分析。
[0015]本發(fā)明中矢量激光聚焦技術(shù)、波前調(diào)控技術(shù)、光譜信息分析技術(shù)、光電轉(zhuǎn)換技術(shù)、均為成熟技術(shù)。本發(fā)明的發(fā)明點(diǎn)在于將偏振光場(chǎng)調(diào)控技術(shù)和波前控制技術(shù)相結(jié)合，產(chǎn)生可控激勵(lì)光場(chǎng)，利用矢量可控光場(chǎng)光場(chǎng)與物質(zhì)相互作用效應(yīng)，得到被檢測(cè)物質(zhì)的光譜信息，通過光譜分析實(shí)現(xiàn)物質(zhì)分析，給出一個(gè)對(duì)被檢測(cè)樣品要求低、可靠性和準(zhǔn)確性高、可實(shí)現(xiàn)原位檢測(cè)、物質(zhì)辨別能力強(qiáng)、功能易于擴(kuò)充、使用范圍廣的激光誘導(dǎo)擊穿痕量物質(zhì)分析裝置。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):
1)在先技術(shù)要求被檢測(cè)物質(zhì)設(shè)置為容器陣列中，如果是液體被檢測(cè)物質(zhì)，需要將液態(tài)被檢測(cè)樣品放置在容器陣列中，如果是固態(tài)被檢測(cè)樣品，還需要將所關(guān)注的被檢測(cè)物質(zhì)從固態(tài)樣品中提取取來呈現(xiàn)液態(tài)，才能檢測(cè)后續(xù)檢測(cè)，對(duì)被檢測(cè)樣品要求高，同時(shí)影響檢測(cè)的可靠性和準(zhǔn)確性；本發(fā)明將偏振光場(chǎng)調(diào)控技術(shù)和波前控制技術(shù)相結(jié)合，產(chǎn)生光場(chǎng)特性分布可控的激勵(lì)光場(chǎng)對(duì)被檢測(cè)物質(zhì)進(jìn)行原位激發(fā)，產(chǎn)生的信息光場(chǎng)通過光場(chǎng)濾波起后，被光電探測(cè)部件接收，得到被檢測(cè)物質(zhì)的光譜信息，具有對(duì)被檢測(cè)樣品要求低、可靠性和準(zhǔn)確性高、可實(shí)現(xiàn)原位檢測(cè)的特點(diǎn)；
2)在先技術(shù)檢測(cè)過程中，需要將被檢測(cè)樣品設(shè)置在特定的陣列容器中，或者呈現(xiàn)陣列形分布，這樣對(duì)被檢測(cè)物質(zhì)所處條件進(jìn)行了限制