[发明专利]元素光谱分析方法及采用该方法的激光元素勘探设备

权利要求书

1.一种元素光谱分析方法，包括对待测样品的原子发射谱线所进行的定性分析方法和采用自由定标法的定量分析方法；其特征在于，所述定性分析方法包括以下步骤：（a）对样品的原子发射谱线求二次微商；（b）对于谱线二次微商后的结果，按照如下规定的阈值判断标准判断微商后的极小值点：

只保留二次微商后小于阈值的点，所述标准偏差为谱线二次微商后所得数据的标准偏差；（c）对小于阈值的点，采用三点比较法确定其中的极小值点，该极小值点即对应原谱线的特征峰；（d）将选出的特征峰与NIST原子发射光谱数据库进行比较，对各谱线对应的元素种类进行标定；采用自由定标法的定量分析方法在计算发射谱线的相对强度时采用谱峰面积的积分强度来表示相对强度，在计算峰面积时采用LIBS谱线修正方法修正谱线展宽的影响。

2.一种采用如权利要求1所述元素光谱分析方法的激光元素勘探设备，包括激光光源系统、光谱采集系统、包含有光电转换器和计算机系统的信号处理模块（10）；光电转换器的输出端与计算机系统的输入端相连接；所述激光光源系统包括激光头（1）、与激光头（1）连接的激光电源（13）、与激光电源（13）相连接的触发器（14）以及与触发器（14）相连接的供电电源（11）；光谱采集系统包括微型聚焦系统（6）、通过光纤（7）与微型聚焦系统（6）相连接且与供电电源（11）相连接的光谱仪（15），所述光纤（7）与光谱仪（15）的输入端相连接；沿激光头（1）的光路设有角度可调的聚焦透镜（4）；光谱仪（15）输出端与光电转换器的输入端相连接；计算机系统输出端连接有显示屏（8）；其特征在于，信号处理模块（10）中的计算机系统在相应软件的支持下，采用所述的元素光谱分析方法对所采集到的原子发射谱线进行分析，并将分析结果输出至显示屏（8）。

3.如权利要求2所述的激光元素勘探设备，其特征在于还包括闭环能量负反馈式激光能量稳定系统，所述闭环能量负反馈式激光能量稳定系统包括设置在激光头（1）与聚焦透镜（4）之间的角度可调的分光棱镜（3）、与分光棱镜（3）相配合的探测装置（2）、与探测装置（2）连接的反馈电路（12），反馈电路（12）与激光电源（13）相连接；探测装置（2）包括热电堆探测器和与热电堆探测器相连接的计算机控制系统；热电堆探测器的信号输出端与计算机控制系统的信号输入端相连接，计算机控制系统的信号输出端与反馈电路（12）相连接；所述闭环能量负反馈式激光能量稳定系统采用如下方法对激光头（1）输出的脉冲激光强度进行控制：激光头（1）发出的部分脉冲激光经分光棱镜（3）反射至热电堆探测器（2），热电堆探测器（2）将采集到的脉冲激光的光信号转换为电信号并输入至计算机控制系统，计算机控制系统在相应软件的支持下对采集到的已转化为电信号的脉冲激光能量进行强度计算，计算时采用脉冲激光的谱峰面积的积分强度来表示脉冲激光的能量强度，并将计算结果与激光头（1）的额定激光强度的数值进行比较，计算机控制系统将比较后所得差值的电信号输入至反馈电路（12），反馈电路（12）根据输入的差值信号自动调整激光电源（13）的泵浦电压以使脉冲激光能量稳定。

4.如权利要求3所述的激光元素勘探设备，其特征在于还包括一个整体机身，整体机身包括手持式机身（16）和与手持式机身（16）相连接的手提箱（17）；激光头（1）、微型聚焦系统（6）、聚焦透镜（4）和探测装置（2）设置在手持式机身（16）内部；激光电源（13）、信号处理模块（10）、反馈电路（12）、触发器（14）、供电电源（11）、光谱仪（15）设置在手提箱（17）内部；所述供电电源（11）为蓄电池，光纤（7）设置在整体机身内部，手持式机身（16）沿激光头（1）光路的一端设有锥形测量头（5），微型聚焦系统（6）设置在锥形测量头（5）附近；所述显示屏（8）为微型显示屏且设置在手持式机身外侧，手持式机身（16）外侧还设有手柄（9）。

5.如权利要求4所述的激光元素勘探设备，其特征在于手持式机身（16）与手提箱（17）通过螺纹管连接。

6.如权利要求2或3所述的激光元素勘探设备，其特征在于所述激光头（1）为高压触发式激光头。

7.如权利要求4所述的激光元素勘探设备，其特征在于所述激光头（1）为高压触发式激光头。

8.如权利要求2或3所述的激光元素勘探设备，其特征在于所述信号处理模块（10）中的计算机系统采用微型笔记本电脑。