1.一種激光檢測固體材料成分的裝置,其特征在于:它包括激光器(1)、前置光路單元(2)、右封裝套筒(3)、左封裝套筒(4)、抽拉式樣品倉(5)、真空泵(6)、真空計(jì)(7)、光纖(8)和光譜儀(9),前置光路單元(2)連接在激光器(1)的前端,前置光路單元(2)的前方與抽拉式樣品倉(5)相對,前置光路單元(2)封裝在右封裝套筒(3)內(nèi),抽拉式樣品倉(5)封裝在左封裝套筒(4)內(nèi),右封裝套筒(3)的一端與激光器(1)通過法蘭相連接,右封裝套筒(3)的另一端與左封裝套筒(4)的一端通過法蘭相連接,左封裝套筒(4)的另一端與抽拉式樣品倉(5)由法蘭相連接,前置光路單元(2)與光纖(8)的一端相連接,光纖(8)的另一端穿過右封裝套筒(3)上的光纖導(dǎo)出孔(31)與光譜儀(9)相連接,真空泵(6)與左封裝套筒(4)側(cè)壁上的氣體管路相連接,真空計(jì)(7)安裝在氣體管路上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光檢測固體材料成分的裝置,其特征在于:所述前置光路單元(1)包括光通道(21)、二向色鏡支架(22)、定焦部件(23)、入射透鏡(24)和光纖支架(25),光通道(21)為套筒結(jié)構(gòu),光通道(21)套筒的后端有法蘭與激光器(1)相連接,二向色鏡支架(22)安裝在光通道(21)側(cè)壁上,定焦部件(23)為套筒,定焦部件(23)的套筒連接在光通道(21)套筒的前端,入射透鏡(24)安裝在定焦部件(23)的套筒前端,入射透鏡(24)前端安裝有光纖支架(25)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光檢測固體材料成分的裝置,其特征在于:所述光通道(21)與定焦部件(23)連接處、定焦部件(23)與入射透鏡(24)連接處、入射透鏡(24)與光纖支架(25)連接處均為凸臺與凹槽的連接結(jié)構(gòu),并有內(nèi)六角螺栓固定。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的激光檢測固體材料成分的裝置,其特征在于:所述光通道(21)與激光器(1)連接法蘭上有光通道法蘭密封槽(211),光通道(21)側(cè)壁上開有等離子信號輸出孔(212),光通道(21)側(cè)壁上還開有與光通道(21)長度方向呈45°角度的二向色鏡安裝孔(213)及二向色鏡支架定位裝置(214),二向色鏡支架(215)側(cè)方開有球形定位槽(2151)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的激光檢測固體材料成分的裝置,其特征在于:所述二向色鏡支架定位裝置(214)包括頂珠(2141)、頂珠彈簧(2142)和頂珠彈簧底座(2143),頂珠(2141)、頂珠彈簧(2142)和頂珠彈簧底座(2143)置于光通道側(cè)孔(216)內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的激光檢測固體材料成分的裝置,其特征在于:所述光纖支架(25)包括支架圓盤(253)、光纖通道(254)、光纖接頭(255)和光纖扣(256),支架圓盤(253)上開有與軸線呈一定角度的光纖通道孔(2531),光纖通道(254)為端部帶螺紋的中空圓柱體,與光纖通道孔(2531)過盈配合,光纖接頭(255)與光纖(8)通過螺紋相接置于光纖通道(254)內(nèi),光纖扣(256)為一帶有一定錐度的中空圓柱體,內(nèi)部設(shè)有螺紋,與光纖通道(254)前段螺紋配合連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的激光檢測固體材料成分的裝置,其特征在于:所述抽拉式樣品倉(5)包括樣品臺(51)、位置調(diào)節(jié)裝置(52)及基底法蘭(53),樣品臺(51)為三段式中空圓柱結(jié)構(gòu),樣品臺(51)前段作為置樣臺,為半剖式結(jié)構(gòu),前端面銑平開孔,中間部分為中空圓柱桿狀結(jié)構(gòu),尾端為帶有一平端面的中空圓柱結(jié)構(gòu),內(nèi)部設(shè)有螺紋。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的激光檢測固體材料成分的裝置,其特征在于:所述位置調(diào)節(jié)裝置(52)包括可移動頂桿(521)、調(diào)節(jié)手柄(522)、頂桿彈簧(523)及頂桿彈簧底座(524),可移動頂桿(521)、頂桿彈簧(523)與頂桿彈簧底座(524)依次連接置于樣品臺(51)內(nèi)部,可移動頂桿(521)端部設(shè)有螺紋孔,調(diào)節(jié)手柄(522)與螺紋孔配合安裝,頂桿彈簧底座(524)尾端設(shè)有螺紋。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的激光檢測固體材料成分的裝置,其特征在于:所述基底法蘭(53)上開有樣品臺調(diào)節(jié)槽(531)、基底法蘭密封槽(532)、定位銷孔(533)和鎖緊槽(534),樣品臺調(diào)節(jié)槽(531)上部開有固定螺紋孔,樣品臺調(diào)節(jié)槽(531)與樣品臺(51)尾部端面接觸固定。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的激光檢測固體材料成分的裝置,其特征在于:所述左封裝套筒(4)上開有石英觀察窗(41)、三通氣體管路(42),左封裝套筒(4)與抽拉式樣品倉(5)的連接法蘭上安裝的快速夾緊機(jī)構(gòu)(45),左封裝套筒(4)與抽拉式樣品倉(5)的連接法蘭上設(shè)有兩個(gè)定位銷(411)、固定銷孔412及法蘭鎖緊槽(414),右封裝套筒(3)上開有兩個(gè)光纖導(dǎo)出孔(31),右封裝套筒(3)及與激光器(1)的連接法蘭上設(shè)有保護(hù)氣體通道(33),兩個(gè)光纖導(dǎo)出孔(31、32)分別有共軸光路和不共軸光路的光纖(8)導(dǎo)出。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的激光檢測固體材料成分的裝置,其特征在于:所述快速夾緊機(jī)構(gòu)(45)包括滑銷(451)、固定滑塊(452)、壓縮彈簧(453)、壓縮彈簧底座(454)及旋緊手柄(455),快速夾緊機(jī)構(gòu)(45)通過固定銷軸(413)連接安裝于左封裝套筒(4)的法蘭鎖緊槽(414)中,滑銷(451)上開有U型槽和連接孔,固定滑塊(452)通過U型槽固定在滑銷(451)上,連接孔與固定銷軸(413)相連接,滑銷軸上設(shè)有螺紋,與旋緊手柄(455)中的螺紋孔配合。
12.一種使用上述裝置檢測固體材料成分方法,它采用以下步驟進(jìn)行:
a. 選擇合適的光路系統(tǒng):選擇共軸光路,可節(jié)約實(shí)驗(yàn)空間,選擇不共軸光路,檢測精度更高;
b. 選取合適焦距的入射透鏡(24)和合適長度的定焦部件(23)完成前置光路單元(2)的安裝;
c. 光纖組合安裝完畢后將光纖(8)從右封裝套筒(3)上的光纖導(dǎo)出孔(31)導(dǎo)出;
d. 將待測樣品安裝于抽拉式樣品倉(5)內(nèi),利用快速夾緊機(jī)構(gòu)(45)將基底法蘭(53)與左封裝套筒(4)法蘭固定;
e. 開啟激光器()1,先設(shè)定較低的脈沖能量和頻率,通過石英觀察窗(41)觀察激光焦點(diǎn)位置,對樣品臺(51)進(jìn)行微調(diào),使激光焦點(diǎn)匯聚在樣品表面;
f. 完成樣品位置的調(diào)整后開啟光譜儀(9),根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求調(diào)整激光器(1)參數(shù):脈沖能量、頻率,進(jìn)行系列已知含量樣品的光譜測定,然后測定未知樣品光譜;
g. 通過測試得到的光譜對被檢測元素的成分進(jìn)行分析。