脉冲激光诱导击穿光谱击穿点自动校正装置

技术领域

本发明涉及激光光谱技术领域，具体涉及一种脉冲激光诱导击穿光谱击穿点自动校正装置。

背景技术

激光诱导击穿光谱是以激光产生的等离子体作为原子化器与原子激发源的原子发射光谱方法。激光诱导击穿光谱的测量基本过程是脉冲激光投射于目标样品，通过烧蚀形成离子体，用透镜等光学元件收集等离子体的发光，并从光谱分析中获取元素成分或浓度信息。由发射线的位置与强度完成元素的定性或定量的分析。激光诱导等离子体在激光诱导击穿光谱中占据核心地位，由于等离子体的形成是激光电场对介质击穿的结果，人们称为激光诱导击穿光谱。

传统的激光诱导击穿光谱技术是利用单束纳秒激光聚焦到空气中形成击穿光谱，但是随着聚焦透镜焦距的增加，即击穿点距离的增加，焦点处的激光光强减小，直到无法在空气中形成等离子体，对击穿效果产生影响；除此之外，在激光对目标样品进行定点击穿时，常常产生错位的情况，使用效果不佳，容易影响检测结果。

为了解决现有技术存在的不足，人们进行了长期的探索，提出了各式各样的解决方案。例如，中国专利文献公开了一种提升激光诱导空气击穿的击穿点距离的装置和方法[CN201610524102.2]，它包括先用合束镜将一束飞秒激光脉冲和一束纳秒激光脉冲合束，通过调节两束光之间的延时，使得飞秒激光先于纳秒激光一定的时间，用凹面反射镜镜将两束光聚焦在空气中产生诱导击穿。该方法跟普通的激光诱导击穿不同的是预先将第一束飞秒激光聚焦，在空气中形成预电离，产生的电子降低了纳秒激光在空气中的击穿阈值，使得纳秒激光产生诱导击穿的击穿点距离较传统方法更远，更远的击穿点距离对远程大气探测技术的发展奠定了基础。

上述方案在一定程度上解决了现有技术中激光诱导击穿光谱击穿距离增加容易影响击穿效果的问题，但是该方案依然存在着诸多不足，例如：激光诱导对目标样品进行定点击穿时，常常产生错位的情况，使用效果不佳，容易影响检测结果。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种设计合理、使用效果好的脉冲激光诱导击穿光谱击穿点自动校正装置。

为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：本脉冲激光诱导击穿光谱击穿点自动校正装置，包括检测台座，检测台座上方设有可任意移动且呈竖直设置的脉冲激光灯组，检测台座上端面滑动设有呈对称设置的样品盘定位机构，且样品盘定位机构相对设置的一端且位于检测台座一侧设有伸缩式定位组件，伸缩式定位组件电性连接有控制模块，且控制模块与竖直设置在样品盘定位机构上的红外指向结构电性连接，样品盘定位机构之间插接连接有用于放置样品的样品盘组件。通过样品盘定位机构对样品盘组件进行自动锁紧定位，并通过红外指向结构对位于样品盘组件上的检测样品进行自动指向，脉冲激光灯组利用红外指向结构的指向交叉点进行击穿点的定点校正，有效防止脉冲激光灯组直射时产生的错位情况，使用效果好。

在上述的脉冲激光诱导击穿光谱击穿点自动校正装置中，样品盘组件端面底部具有照明光源，且样品盘组件端面为透明结构，并且用于安装脉冲激光灯组的装配架体上设有用于感应光源的感光元件，感光元件通过控制模块与显示屏幕连接。感光元件的设置可以使红外指向结构准确指向被样品遮挡的样品盘架组件位置，提高指向准确性。

在上述的脉冲激光诱导击穿光谱击穿点自动校正装置中，样品盘定位机构呈相对设置一端之间形成可供样品盘组件插入的插入空间，且伸缩式定位组件朝向插入空间的一侧设有按压式启动开关，按压式启动开关通过控制模块与供电电源连接，且供电电源与设置在样品盘定位机构底部并且能够驱动样品盘定位机构沿检测台座轴向移动的滑动驱动电机连接。这样设置能够使样品盘定位机构对样品盘组件进行自动定位夹紧，保持样品稳定性。

在上述的脉冲激光诱导击穿光谱击穿点自动校正装置中，样品盘定位机构包括滑动横板，滑动横板底部具有移动滑块，且移动滑块设置在检测台座的两侧的导向滑轨上，滑动横板相互远离的一端与上述的滑动驱动电机连接，且滑动驱动电机固定于外部并与控制模块电性连接，滑动横板呈相对设置的一端设有滑动插接结构，且滑动插接结构靠近伸缩式定位组件的一端设有具有固定连接部，伸缩式定位组件两端分别固定设置在对应的固定连接部上。

在上述的脉冲激光诱导击穿光谱击穿点自动校正装置中，滑动插接结构包括设置在滑动横板端部的固定插槽，固定插槽远离伸缩式定位组件的一端呈敞口，且另一端通过上述的固定连接部呈封闭状，固定插槽内壁设有锁紧槽，且锁紧槽的长度小于固定插槽的长度，滑动横板远离固定插槽的一端上端面设有用于固定安装红外指向结构端的安装孔。这样设置便于样品盘组件的插入后自动锁紧，提高定位效果。

在上述的脉冲激光诱导击穿光谱击穿点自动校正装置中，红外指向结构包括安装孔柱，安装孔柱上端通过转动驱动电机连接有转动调节部，且转动调节部远离安装孔柱的一端具有转动安装通槽，转动安装通槽内转动连接有具有红外灯组的红外灯座，且转动安装通槽外壁固定设有能够驱动红外灯座在转动安装通槽内周向转动的指向角度调节电机，指向角度调节电机的输出轴穿设于红外灯座并且端部设置在转动调节部的转动轴承内。红外指向结构的设置使红外灯组的指向角度能够灵活调节，覆盖样品盘组件的面积。

在上述的脉冲激光诱导击穿光谱击穿点自动校正装置中，样品盘组件包括样品放置盘体，样品放置盘体两侧具有插接部，且周向内侧具有样品放置区域，插接部上设有与锁紧槽对应的插接锁紧部，且插接部内壁设有伸缩空腔，伸缩空腔内设有与插接锁紧部一侧相连的顶压弹簧。

在上述的脉冲激光诱导击穿光谱击穿点自动校正装置中，样品放置盘体靠近伸缩式定位组件的一侧设有顶压凸起部，且样品放置盘体远离伸缩式定位组件的一侧设有拆装把手，插接部滑动插接在固定插槽内，且固定插槽的深度小于顶压凸起部的宽度。

在上述的脉冲激光诱导击穿光谱击穿点自动校正装置中，伸缩式定位组件包括分别与对应的固定连接部固定连接且呈L形设置的定位块体，定位块体之间设有通过若干伸缩块体连接，伸缩块体之间设有固定插接块体，且固定插接块体底部固定设置在检测台座上，按压式启动开关设置在固定插接块体一侧。伸缩式定位组件能够灵活适应不同的规格尺寸的样品放置盘体。

在上述的脉冲激光诱导击穿光谱击穿点自动校正装置中，装配架体呈L形并且滑动设置在检测台座一侧，装配架体上端朝向检测台座上方水平延伸设置形成水平安装部，脉冲激光灯组及感光元件设置在水平安装部下侧，检测台座一侧具有滑动调节槽，且装配架体底部通过穿设于滑动调节槽内的位置调节轴设置在滑动调节槽内，位置调节轴一端与外部伸缩气缸连接。这样设置便于根据样品放置盘体的规格灵活调节脉冲激光灯组的横向位置。

与现有的技术相比，本发明的优点在于：设计简单、操作便捷且自动化程度高，当样品放置盘体一端对位于固定插接块体上的按压式启动开关进行按压时，品盘定位机构对样品放置盘体两侧进行锁紧，通过感光元件对位于样品放置盘体上端面的样品位置进行检测，由于样品对光源形成遮挡，未检测到光源位置视为样品位置，利用控制模块调节红外灯座的位置，使位于不同位置的红外灯组指向对应的样品位置，红外灯组发出的红外光线在样品上的交叉点视为矫正后的击穿位置，此时控制模块控制脉冲激光灯组移动至击穿位置上方进行样品击穿，能够实现对击穿点的有效校正，使用效果好。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的局部结构示意图；

图3是本发明中的滑动横板结构示意图；

图4是本发明中的样品盘组件结构示意图；

图5是本发明中的红外指向结构示意图；

图6是本发明中的检测台座结构示意图；

图7是本发明中的伸缩式定位组件结构示意图；

图8是本发明中的局部结构连接框图。

图中，检测台座1、滑动调节槽11、位置调节轴12、样品盘定位机构2、插入空间21、滑动横板22、移动滑块23、导向滑轨24、安装孔25、伸缩式定位组件3、按压式启动开关31、定位块体32、伸缩块体33、固定插接块体34、控制模块4、显示屏幕41、供电电源42、红外指向结构5、安装孔柱51、转动驱动电机52、转动调节部53、转动安装通槽54、红外灯座55、红外灯组56、指向角度调节电机57、转动轴承58、样品盘组件6、样品放置盘体61、插接部62、样品放置区域63、插接锁紧部64、伸缩空腔65、顶压弹簧66、顶压凸起部67、拆装把手68、装配架体7、脉冲激光灯71、感光元件72、水平安装部73、滑动驱动电机8、滑动插接结构9、固定连接部91、固定插槽92、锁紧槽93。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

如图1-8所示，本脉冲激光诱导击穿光谱击穿点自动校正装置，包括检测台座1，检测台座1上方设有可任意移动且呈竖直设置的脉冲激光灯组71，检测台座1上端面滑动设有呈对称设置的样品盘定位机构2，且样品盘定位机构2相对设置的一端且位于检测台座1一侧设有伸缩式定位组件3，伸缩式定位组件3电性连接有控制模块4，且控制模块4与竖直设置在样品盘定位机构2上的红外指向结构5电性连接，样品盘定位机构2之间插接连接有用于放置样品的样品盘组件6。样品盘组件6上端面形成感光区域，且当样品放入样品盘组件6上，感光区域被遮挡，从而确定初始击穿位置，且根据样品盘组件6规格可以自动调节样品盘定位机构2对样品盘组件6两侧进行压紧，当样品盘定位机构2移动时，红外指向结构5同步移动，而且保持校正位置的覆盖范围。

其中，样品盘组件6端面底部具有照明光源61，且样品盘组件6端面为透明结构，并且用于安装脉冲激光灯组71的装配架体7上设有用于感应光源的感光元件72，感光元件72通过控制模块4与显示屏幕41连接。通过显示屏幕41能够实时观察样品位置，从而确定红外指向结构5的指向交叉位置是否准确，脉冲激光灯组71的激光频宽能够通过外部设备调节。

可见地，样品盘定位机构2呈相对设置一端之间形成可供样品盘组件6插入的插入空间21，且伸缩式定位组件3朝向插入空间21的一侧设有按压式启动开关31，按压式启动开关31通过控制模块4与供电电源42连接，且供电电源42与设置在样品盘定位机构2底部并且能够驱动样品盘定位机构2沿检测台座1轴向移动的滑动驱动电机8连接。当按压式启动开关31受到压力时，控制模块4接通样品盘定位机构2与供电电源42的连接，样品盘定位机构2开始移动对样品盘组件6进行锁紧。

显然地，样品盘定位机构2包括滑动横板22，滑动横板22底部具有移动滑块23，且移动滑块23设置在检测台座1的两侧的导向滑轨24上，滑动横板22相互远离的一端与上述的滑动驱动电机8连接，且滑动驱动电机8固定于外部并与控制模块4电性连接，滑动横板22呈相对设置的一端设有滑动插接结构9，且滑动插接结构9靠近伸缩式定位组件3的一端设有具有固定连接部91，伸缩式定位组件3两端分别固定设置在对应的固定连接部91上。移动滑块23之间的距离能够根据样品放置盘体61的宽度进行灵活调节并固定，使用时，可以先将样品放置盘体61插入后锁紧，也可以直接将样品放置盘体61放入样品放置区域63并顶压按压式启动开关31，使移动滑块23对样品放置盘体61两侧进行滑动锁紧。

进一步地，滑动插接结构9包括设置在滑动横板22端部的固定插槽92，固定插槽92远离伸缩式定位组件3的一端呈敞口，且另一端通过上述的固定连接部91呈封闭状，固定插槽92内壁设有锁紧槽93，且锁紧槽93的长度小于固定插槽92的长度，滑动横板22远离固定插槽92的一端上端面设有用于固定安装红外指向结构5端的安装孔25。

具体地，红外指向结构5包括安装孔柱51，安装孔柱51上端通过转动驱动电机52连接有转动调节部53，且转动调节部53远离安装孔柱51的一端具有转动安装通槽54，转动安装通槽54内转动连接有具有红外灯组56的红外灯座55，且转动安装通槽54外壁固定设有能够驱动红外灯座55在转动安装通槽54内周向转动的指向角度调节电机57，指向角度调节电机57的输出轴穿设于红外灯座55并且端部设置在转动调节部53的转动轴承58内。利用转动驱动电机52及指向角度调节电机57能够实现对红外灯座55的角度进行灵活调节并覆盖任意大小的样品放置区域63，且红外灯组56的指向点能够根据外部设备定点调节。

更进一步地，样品盘组件6包括样品放置盘体61，样品放置盘体61两侧具有插接部62，且周向内侧具有样品放置区域63，插接部62上设有与锁紧槽93对应的插接锁紧部64，且插接部62内壁设有伸缩空腔65，伸缩空腔65内设有与插接锁紧部64一侧相连的顶压弹簧66。样品放置区域63为感光区域，当样品放入感光区域，感光元件进行检测，被遮挡区域视为初始击穿区域，这里的样品放置盘体61上放置的样品为实验室检测样品，规格较小。

更具体地，样品放置盘体61靠近伸缩式定位组件3的一侧设有顶压凸起部67，且样品放置盘体61远离伸缩式定位组件3的一侧设有拆装把手68，插接部62滑动插接在固定插槽92内，且固定插槽92的深度小于顶压凸起部67的宽度。

详细地，伸缩式定位组件3包括分别与对应的固定连接部91固定连接且呈L形设置的定位块体32，定位块体32之间设有通过若干伸缩块体33连接，伸缩块体33之间设有固定插接块体34，且固定插接块体34底部固定设置在检测台座1上，按压式启动开关31设置在固定插接块体34一侧。伸缩式定位组件3使插入空间21的宽度能够根据样品放置盘体61的规格大小进行预先调整。

优选地，装配架体7呈L形并且滑动设置在检测台座1一侧，装配架体7上端朝向检测台座1上方水平延伸设置形成水平安装部73，脉冲激光灯组71及感光元件72设置在水平安装部73下侧，检测台座1一侧具有滑动调节槽11，且装配架体7底部通过穿设于滑动调节槽11内的位置调节轴12设置在滑动调节槽11内，位置调节轴12一端与外部伸缩气缸连接。这样设置便于脉冲激光灯组71进行横向位置调节，且水平安装部73上设有能够对脉冲激光灯组71进行纵向调节的纵向调节气缸。

综上所述，本实施例的原理在于：使用时，根据样品放置盘体61的宽度对滑动横板22之间的插入空间21进行预先调节，调节完成后将样品放置盘体61插入固定插槽92并使插接锁紧部64插入锁紧槽93，实现对样品放置盘体61的最终固定，定位完成后，放入对应的检测样品，利用感光元件72进行光线检测，感光区域被检测样品遮挡的位置视为初始击穿位置，此时，利用控制模块4调节红外指向结构5的指向角度，同时指向检测样品的击穿点位置，不同红外灯组56指向位置的交叉点确定为最终击穿位置，其中，通过显示屏幕41能够实时观察最终击穿位置与检测样品的标记击穿位置是否有偏差，若存在偏差则通过外部控制设备调节红外灯组56的指向方位。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了检测台座1、滑动调节槽11、位置调节轴12、样品盘定位机构2、插入空间21、滑动横板22、移动滑块23、导向滑轨24、安装孔25、伸缩式定位组件3、按压式启动开关31、定位块体32、伸缩块体33、固定插接块体34、控制模块4、显示屏幕41、供电电源42、红外指向结构5、安装孔柱51、转动驱动电机52、转动调节部53、转动安装通槽54、红外灯座55、红外灯组56、指向角度调节电机57、转动轴承58、样品盘组件6、样品放置盘体61、插接部62、样品放置区域63、插接锁紧部64、伸缩空腔65、顶压弹簧66、顶压凸起部67、拆装把手68、装配架体7、脉冲激光灯71、感光元件72、水平安装部73、滑动驱动电机8、滑动插接结构9、固定连接部91、固定插槽92、锁紧槽93等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。