[发明专利]用于远程化学材料分析的模块化装置

说明书

本发明公开了一种具有基本功能单元的用于远程化学材料分析的模块化装置，该基本功能单元形成有传送模块(2)，该传送模块(2)部分地配有移动框架构造，该移动框架构造至少设置有激光器的电源(21)、根据波长及其记录针对等离子体辐射分布设计的检测系统(22)、PC形式的控制和评价块(23)以及控制电子块(24)，并且部分地与包含用作激光脉冲的源的激光器头(41)的激光器模块(4)连接，其中本发明的要点在于，激光器模块(4)配有可选地按照一定路线布置激光脉冲的激光光束路由器(42)，当利用“远距离LIBS”方法分析时，使激光脉冲进入远距离模块(6)，当利用“远程LIBS”方法分析时，使激光脉冲进入纤维模块(8)。

技术领域

本发明涉及通过激光诱导等离子体的光谱方法实现的用于远程化学材料分析的模块化装置的构造。

背景技术

用于化学材料分析的方法之一是一种激光诱导等离子体的光谱方法，参照LIBS(激光诱导击穿光谱)，其基于原子发射光谱(AES)的原理。针对元素组成的确定，通过聚焦的激光脉冲使用一种形成在样品表面上的等离子体辐射的光谱分析。光谱中的尖锐的发射线使样品材料中的对应元素的存在信号化，而检测限制大约几个单位的ppm的范围。该方法受欢迎是由于其相对于其它化学材料分析技术提供的优点。尤其是在不经任何特殊训练的情况下分析所有状态和大小的样品的能力，而测量结果实际上实时地自由处理。例如在公开RADZIEMSKI,L.J.CREMERS,D.的Handbook of Laser-induced Breakdown Spectroscopy(John Wiley&Sons.2006.283p./SBN O-470-Og2gg-8)中描述了该方法的基本原理

通常，用于通过LIBS方法分析的装置包括：脉冲激光器，其用于引入样品表面上的等离子体；光学系统，其用于聚焦激光脉冲；光学系统，其用于手机等离子体辐射；检测系统，其用于根据波长及其记录分散等离子体辐射；装置，其用于将脉冲激光器与检测系统同步。使用电磁辐射作为能量和信号载波的原理能够修改用于远程分析和现场分析(即，实验室以外的条件)的LIBS方法。因此，甚至可分析可为工序(即取样及其传送)的经典链(classical chain)的对象，仅在面对困难或危险或许多其它原因不足的情况下是可行的。

利用LIBS方法用于远程分析的系统可分为两组。第一组使用电磁辐射光纤的转移，并且其被称作“远程LIBS”，第二组使用样品的电磁辐射导向可见性，并且其被称作“远距离(Stand-Off)LIBS”。“远程(Remote)LIBS”的特征在于较小的消融坑和可分析不直接可见的样品，但是可利用光纤接近它们。“远距离LIBS”分析提供了使用实际上无限高能量的可能性，并且同时增大小浓度的元素的检测极限。可仅基于直接可见性分析光纤不能达到的样品。缺点是关于噪声和同时较高等级大小的消融坑的获得的信号的值一般较低，这例如在公开FORIES,F.J.,LASERNA,J.J.的The development of fieldable laser-inducedbreakdown spectrometer:No limits on the horizon Spectrochimica Acta Part B-Atomic Spectroscopy(2010,vol.65no.12,p.975-990)中有所描述。虽然两种方法彼此合适地完善，但是通过它们的原理和优点，没有任何已知的装置可简单地将两种变形形式组合并且同时扩展其活性领域。

存在已知的根据文件US 7092087的其它装置，其描述了能够从样品中检测癌症的LIBS装置的特定应用，并且根据文件US 20030147072，描述了能够检测放射性污染的LIBS装置的特定应用。根据描述，这些装置的构造不允许利用两种方法(即“远距离LIBS”和“远程LIBS”)分析，并且不含能够按照使得这两种方法能够使用激光脉冲的公共源的方式规定激光脉冲的路线的激光束路由器。