專利名稱：便攜式快速元素成分分析儀的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于檢測設備范疇，涉及元素光譜分析方法，特別涉及便攜式快速元素成分分析儀。
背景技術：
目前，我國冶金工業(yè)，地址勘探，環(huán)保檢測等行業(yè)的元素分析檢測技術，仍然以ICP光譜分析法，X射線熒光分析法和原子吸收測定法為主。這些方法雖然能準確分析出樣品中的元素含量，但是分析前要對樣品進行預處理，操作技術復雜，耗費時間，大量浪費了人力與物力，甚至危害人身安全。因此，一種便攜式快速元素成分分析儀的應用與推廣，必將對我們的檢測行業(yè)產生重大而深遠的影響。
發(fā)明內容
針對現有技術中存在的上述問題，本發(fā)明提供一種對待測樣品進行快速分析且既便于攜帶又操作簡單的便攜式快速元素成分分析儀。本發(fā)明為實現上述目的所采用的技術方案是一種便攜式快速元素成分分析儀，包括通過光纖和電纜連接起來的電纜前端采集部分和后端分析部分，所述前端采集部分包括脈沖激光器和采集器，脈沖激光器的激光頭對準采集器中的激光激發(fā)透鏡組；所述后端分析部分包括激光電源、時序控制板、光譜儀和計算機，時序控制板與光譜儀和激光電源相連，計算機與光譜儀和時序控制板相連。所述采集器包括光譜收集透鏡組、光纖接口、激光激發(fā)透鏡組和傘狀角度調節(jié)器，光譜收集透鏡組通過絲扣結構與光纖接口相連，光譜收集透鏡組的前端與傘狀角度調節(jié)器相連，激光激發(fā)透鏡組與傘狀角度調節(jié)器相連。所述脈沖激光器通過電纜和水冷管線與激光電源連接。所述時序控制板與光譜儀和激光電源通過同軸數據線相連；所述計算機與光譜儀與時序控制板通過USB數據線相連。所述光譜收集透鏡組共有6組，平均分配在收集面上，用以調節(jié)光軸方向上收集匯聚點。所述收集等離子體光譜通過光纖傳輸到光譜儀中。所述收集回來的光譜信號可分別送入不同波段的光譜儀中。所述傘狀角度調節(jié)器的角度可配合光譜收集透鏡組在0-90度范圍內調整。所述激光激發(fā)透鏡組內透鏡位置可調節(jié)，其作用為對脈沖激光匯聚點進行調節(jié)，以保證激光激發(fā)在既定位置上。所述光纖接口位置可調節(jié)。本發(fā)明具有以下優(yōu)點1.本發(fā)明適用于冶金工業(yè)，地址勘探，環(huán)保檢測等工業(yè)現場或野外現場的使用，可以快速對未知樣品進行定性定量分析；
2.本發(fā)明能夠在幾秒鐘之內對未知樣品進行定性分析，同時對所需元素進行定量分析；3.本發(fā)明便于攜帶，操作簡單，特別適用于對分析時間有需求的工業(yè)或勘探現場。
圖1是本發(fā)明的結構示意圖；圖2是本發(fā)明中采集器的結構示意圖；圖3是本發(fā)明中傘狀角度調節(jié)器的正面視圖；圖4是本發(fā)明中傘狀角度調節(jié)器的側視圖。
具體實施例方式下面結合附圖及實施例對本發(fā)明做進一步的詳細說明。如圖1所示，一種便攜式快速元素成分分析儀，系統采用激光誘導擊穿光譜分析法，整個儀器由兩部分構成第一部分為前端采集部分，第二部分為后端分析部分。所述前端采集部分包括脈沖激光器4和采集器10，所述采集器10包括光譜收集透鏡組1、光纖接口 2、激光激發(fā)透鏡組3和傘狀角度調節(jié)器9，脈沖激光器4發(fā)射的高能激光經過激光激發(fā)透鏡組3進行匯聚，照射于待測樣品表面，產生等離子體，光譜收集透鏡組I對等離子體光譜進行收集，并將其通過光纖傳輸到所述后端分析部分中，進行上位機分析；所述后端分析部分包括激光電源5、時序控制板6、光譜儀7和計算機8，時序控制板6與光譜儀7和激光電源5相連，計算機8與光譜儀7和時序控制板6相連。通過計算機8控制時序控制板6發(fā)生的時序信號，以控制光譜儀7和激光電源5的時序關系。所述脈沖激光器4通過電纜和水冷管線與激光電源5連接。所述時序控制板6與光譜儀7和激光電源5通過同軸數據線相連。所述計算機8與光譜儀7和時序控制板6通過USB數據線相連。所述光譜收集透鏡組I共有6組，平均分配在收集面上，用以調節(jié)光軸方向上收集匯聚點。所述收集等離子體光譜通過光纖傳輸到光譜儀7中。所述收集回來的光譜信號可分別送入不同波段的光譜儀7中。所述傘狀角度調節(jié)器9的角度可配合光譜收集透鏡組I在0-90度范圍內調整。所述激光激發(fā)透鏡組3內透鏡位置可調節(jié)，其作用為對脈沖激光匯聚點進行調節(jié)，以保證激光激發(fā)在既定位置上。所述光纖接口 2位置可調節(jié)。如圖2所示，采集器10包括光譜收集透鏡組1、光纖接口 2、激光激發(fā)透鏡組3和傘狀角度調節(jié)器9，光譜收集透鏡組I通過絲扣結構與光纖接口 2相連，光譜收集透鏡組I的前端與傘狀角度調節(jié)器9相連，激光激發(fā)透鏡組3與傘狀角度調節(jié)器9相連。如圖3和圖4所示，傘狀角度調節(jié)器9的底面為正六邊形結構，在側視圖平面上，其傘狀張開的角度是可以調節(jié)的，其調節(jié)角度為0-90度，以保證光譜收集透鏡組I可以在軸線方向上收集到等離子體光譜譜線。當所需進行測試時，將待測物放置于脈沖激光器4的探頭前端，或手持便攜設備，貼近待測物。所述后端分析部分置于溫度穩(wěn)定，電源波動小的安全區(qū)域，以免受到干擾。通過計算機8，向時序控制板6發(fā)出指。時序控制板6控制脈沖激光器4與光譜儀7的工作時序關系。脈沖激光器4在激發(fā)等離子體后的幾十微秒之內，打開光譜儀7，就可以采集到等離子體光譜。通過計算機對等離子體光譜進行分析，實時得出樣品的組分含量。脈沖激光器4采用的是鐳寶公司的DAWA200型，輸出能量范圍為0_200mJ。一般在實際使用過程中，采用能量為IOOmJ即可得到穩(wěn)定高效的光譜輸出圖像，同時也可根據現場的情況對激光能量進行具體調節(jié)。光譜儀7采用的是海洋光學公司的HR2000+型號系列光譜儀，通過集成不同的波段，可以實現從紫外、可見光到紅外的全譜段光譜識別。目前采用的6通道光譜儀，可由測量光譜范圍200-820nm，此光譜范圍段囊括了大部分常見元素的特征譜線，可適用于各種元素的定性定量分析。由于等離子體的生命周期很短，只有幾十微秒，而且在等離子體產生初期，其特征譜線不明顯，所以需要精確的控制等離子體產生后，光譜儀7的采集時間。時序控制板6，可以在655. 35微秒的范圍內，以0. 01微秒的步長調節(jié)激光器的燈Q延時，以及脈沖激光器4激發(fā)等離子體后與光譜儀7開始采集的延遲，能夠極其精確的控制計算機，光譜儀7和脈沖激光器4的時序關系。同時，基于以上參數，針對不同的應用條件，用戶可自行根據所測樣本的區(qū)別，進行不同參數下特征值的修正，建立試驗數據庫，使測量結果更準確可靠。
權利要求
1.一種便攜式快速元素成分分析儀，其特征在于，包括通過光纖和電纜連接起來的電纜前端采集部分和后端分析部分，所述前端采集部分包括脈沖激光器(4)和采集器(10)，脈沖激光器(4)的激光頭對準采集器(10)中的激光激發(fā)透鏡組(3)； 所述后端分析部分包括激光電源(5)、時序控制板￠)、光譜儀(7)和計算機(8)，時序控制板(6)與光譜儀(7)和激光電源(5)相連，計算機(8)與光譜儀(7)和時序控制板(6)相連。
2.根據權利要求1所述的便攜式快速元素成分分析儀，其特征在于，所述采集器(10)包括光譜收集透鏡組(I)、光纖接口(2)、激光激發(fā)透鏡組(3)和傘狀角度調節(jié)器(9)，光譜收集透鏡組(I)通過絲扣結構與光纖接口(2)相連，光譜收集透鏡組(I)的前端與傘狀角度調節(jié)器(9)相連，激光激發(fā)透鏡組(3)與傘狀角度調節(jié)器(9)相連。
3.根據權利要求1所述的便攜式快速元素成分分析儀，其特征在于，所述脈沖激光器(4)通過電纜和水冷管線與激光電源(5)連接。
4.根據權利要求1所述的便攜式快速元素成分分析儀，其特征在于，所述時序控制板(6)與光譜儀(7)和激光電源(5)通過同軸數據線相連；所述計算機⑶與光譜儀(7)與時序控制板(6)通過USB數據線相連。
5.根據權利要求1所述的便攜式快速元素成分分析儀，其特征在于，所述光譜收集透鏡組(I)共有6組，平均分配在收集面上，用以調節(jié)光軸方向上收集匯聚點。
6.根據權利要求1所述的便攜式快速元素成分分析儀，其特征在于，所述收集等離子體光譜通過光纖傳輸到光譜儀(7)中。
7.根據權利要求5或6所述的便攜式快速元素成分分析儀，其特征在于，收集回來的光譜信號可分別送入不同波段的光譜儀(7)中。
8.根據權利要求1所述的便攜式快速元素成分分析儀，其特征在于，所述傘狀角度調節(jié)器(9)的角度可配合光譜收集透鏡組(I)在0-90度范圍內調整。
9.根據權利要求1所述的便攜式快速元素成分分析儀，其特征在于，所述激光激發(fā)透鏡組(3)內透鏡位置可調節(jié)。
10.根據權利要求1所述的便攜式快速元素成分分析儀，其特征在于，所述光纖接口(2)位置可調節(jié)。
全文摘要
本發(fā)明屬于檢測設備范疇，涉及元素光譜分析方法，特別涉及便攜式快速元素成分分析儀。本發(fā)明包括通過光纖和電纜連接起來的電纜前端采集部分和后端分析部分，前端采集部分包括脈沖激光器和采集器，脈沖激光器的激光頭對準采集器中的激光激發(fā)透鏡組；后端分析部分包括激光電源、時序控制板、光譜儀和計算機，時序控制板與光譜儀和激光電源相連，計算機與光譜儀和時序控制板相連。本發(fā)明適用于冶金工業(yè)，地址勘探，環(huán)保檢測等工業(yè)現場或野外現場的使用，可以快速對未知樣品進行定性定量分析；能夠在幾秒鐘之內對未知樣品進行定性分析，同時對所需元素進行定量分析；便于攜帶，操作簡單，特別適用于對分析時間有需求的工業(yè)或勘探現場。
文檔編號G01N21/63GK103063622SQ201110323690
公開日2013年4月24日 申請日期2011年10月21日 優(yōu)先權日2011年10月21日
發(fā)明者于海斌, 孫蘭香, 辛勇, 叢智博, 楊志家 申請人:中國科學院沈陽自動化研究所