一種吸收腔式激光擊穿檢測裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及光譜測量技術領域，特別是一種吸收腔式激光擊穿檢測裝置，結合光 發(fā)蕩技術提尚檢測極限。
【背景技術】
[0002] 當前常用的激光誘導擊穿光譜法是一種激光燒灼式光譜分析方法，激光經過透鏡 聚焦到待測樣品上（可以是固體、液體或氣體），當激光的能量密度大于待測樣品擊穿閾值 時，就會在局部產生等離子體，這種等離子體的局部能量密度及溫度非常高，用光譜儀收集 待測樣品等離子體表面產生的發(fā)射譜線的信號，就可以根據(jù)發(fā)射譜線的強度而定量分析里 面物質的濃度。目前激光誘導擊穿光譜法的檢出極限為ppm量級，檢測靈敏度難以滿足更 高的檢測要求。

【發(fā)明內容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術的不足，提供一種吸收腔式激光誘導擊穿檢 測裝置，利用光腔衰蕩技術進行物質濃度的更高靈敏度測量。
[0004] 為了解決上述技術問題，本發(fā)明的技術方案為：
[0005] 一種吸收腔式激光擊穿檢測裝置，包括檢測光路系統(tǒng)和電學控制系統(tǒng)；所述檢測 光路系統(tǒng)包括吸收腔、激發(fā)光源、檢測光源、聲光調制器和光探測器；
[0006] 所述吸收腔包括腔體，前高反鏡、后高反鏡以及樣品池；腔體與前后端的前高反鏡 和后高反鏡組成密閉的衰蕩腔，前高反鏡為輸入鏡，后高反鏡為輸出鏡；腔體中段上方有透 光窗口，樣品池位于腔體中，與所述透光窗口相對；腔體留有可關閉的氣孔；所述激發(fā)光源 的出射光路上設置激發(fā)光隔離器和激發(fā)光聚焦透鏡，激發(fā)聚焦透鏡的出射光路照準吸收腔 腔體內的樣品池；所述檢測光源為連續(xù)可調諧激光源，其出射的檢測光自前高反鏡入射吸 收腔，再從后反射鏡出射到達光探測器；檢測光源與前高反鏡之間光路中設置檢測光隔離 器和聲光調制器，前高反鏡與光探測器之間光路中設置檢測光聚焦透鏡。
[0007] 所述電學控制系統(tǒng)包括激發(fā)光控制器、檢測光控制器、觸發(fā)器和主機，其中：所述 激發(fā)光控制器連接控制激發(fā)光源；檢測光控制器連接控制檢測光源，所述主機連接控制激 發(fā)光控制器和檢測光控制器；觸發(fā)器信號輸入端連接光探測器輸出端，信號輸出端分別連 接聲光調制器和主機。
[0008] 優(yōu)選的，所述吸收腔為圓柱狀。
[0009] 優(yōu)選的，所述前高反鏡為和后反射鏡均可選擇平面鏡或凹面鏡。
[0010] 優(yōu)選的，所述激發(fā)光源使用脈沖激光光源。本技術方案中的激發(fā)光源為激光光源； 可以是紫外光源、可見光源或者紅外光源，波段不受限制；可以是固體激光器、半導體激光 器或氣體激光器；可以是連續(xù)光源，也可以是脈沖光源，使用脈沖光源更佳。
[0011] 優(yōu)選的，所述聲光調制器出射光路中設置小孔光闌以阻擋零級衍射斑。
[0012] 優(yōu)選的，所述樣品池為移動樣品池。
[0013] 優(yōu)選的，所述檢測光源輸出采用步進掃描方式。
[0014] 進一步優(yōu)選的，所述電學控制系統(tǒng)還包括壓電陶瓷，所述壓電陶瓷附在所述輸出 鏡上，驅動輸出鏡位移從而改變所述衰蕩腔腔長，壓電陶瓷在電壓控制下以恒定頻率振蕩。
[0015] 再進一步優(yōu)選的，所述壓電陶瓷位移振蕩驅動的衰蕩腔腔長變化幅度需要大于檢 測光波長的1/2,可使腔模在檢測激光頻率附近振蕩。
[0016] 優(yōu)選的，所述吸收腔在激發(fā)光源出射前抽成真空狀態(tài)。
[0017] 本發(fā)明技術方案在一個衰蕩腔中放置待檢測樣品，激發(fā)光聚焦入射到待檢測樣品 上，待檢測樣品由于吸熱而形成納米粒子云團并擴散到腔中，這時關閉激發(fā)光，打開檢測 光，檢測光在兩個高反鏡中來回反射不斷被相應的物質吸收，通過在腔外的光強探測器探 測透過輸出鏡的信號，可以推算出物質的含量。
[0018] 本技術方案的有益效果為：
[0019] 1.結合激光誘導擊穿和光衰蕩技術進行高靈敏度的吸收光譜測量，利用高反射率 的反射鏡，光腔衰蕩技術的檢出極限可以達到ppb量級；
[0020] 2.激發(fā)光照射前吸收腔抽真空，可防止空氣中其它成分的干擾；
[0021] 3.由于被激發(fā)的納米粒子云團在腔中擴散有很小的氣壓，所以譜線加寬效應很 小，被探測的譜線容易和其他譜線區(qū)分，因此噪聲很小，相應的可提高檢測的靈敏度。
【附圖說明】
[0022] 圖1為本發(fā)明吸收腔式激光擊穿檢測裝置結構示意圖。
[0023] 其中：
[0024] 1 :吸收腔；1-1 :前高反鏡；1-2 :后高反鏡；1-3 :氣口；1-4 :移動樣品池；2 :激發(fā) 光源；2-1 :激發(fā)光控制器；2-2 :激發(fā)光隔離器；2-3 :激發(fā)光聚焦透鏡；3 :檢測光源；3-1 : 檢測光控制器；3-2 :檢測光隔離器；4 :聲光調制器；5 :光強探測器；5-1 :檢測光聚焦透鏡； 6 :觸發(fā)器；7 :主機；8 :待檢測樣品；
[0025] A :激發(fā)光；B :檢測光。
【具體實施方式】
[0026] 以下結合附圖通過實施例對本發(fā)明做進一步說明，以便更好地理解本發(fā)明。
[0027] 光衰蕩技術是基于衰蕩腔的高靈敏檢測技術。主要測量光在衰蕩腔中的衰蕩時 間，由于衰蕩時間與衰蕩腔的腔鏡、基長以及腔內介質的散射和吸收有關，與光源光強的變 化無關，具有靈敏度高的特點。檢測激光進入由高反鏡組成的衰蕩腔之后，會有一部分光透 過高反鏡射出，隨著光在兩個高反鏡中的來回反射，透射的光線會隨著時間按單指數(shù)的方 式衰減，對這個衰蕩過程單指數(shù)擬合可以得到該過程的衰蕩時間。
[0028] 實施例1
[0029] 圖1是本實施例的基本結構圖。激發(fā)光源2使用脈沖式的Nd:YAG激光器，出射 1064nm的脈沖激光，而檢測光源3使用連續(xù)可調諧的鈦寶石環(huán)形連續(xù)激光器，其可調諧范 圍為700-900nm，輸出功率在1000-1700W之間。聲光調制器4的一級衍射的效率在85%左 右，零級衍射斑被一個小孔光闌擋?。▓D1中未畫出），工作頻率為80MHz。吸收腔1的兩 個高反鏡的反射率均為99. 995%，曲率半徑為lm，吸收腔1腔體長1. 25m，相應的衰蕩腔的 自由光譜范圍為120MHz。吸收腔1在沒有樣品時并在真空狀態(tài)下，衰蕩時間為80 y s，腔的 精細度為50000,腔內模式的半高全寬為2kHz。
[0030] 檢測工作時，首先使用的是