[发明专利]光谱稳定性优化装置、系统和方法

说明书

本发明实施例提供一种光谱稳定性优化装置、系统和方法，该光谱稳定性优化装置应用于包括激光器和载物台的LIBS系统中，所述光谱稳定性优化装置包括光束整形器；所述光束整形器设置于所述激光器与所述载物台之间，且所述光束整形器与所述载物台和所述激光器共线；其中，所述光束整形器用于对由所述激光器发射的高斯光束进行整形，并使得整形后形成的均匀平顶光束入射至所述载物台上的样品靶材。本发明通过对光谱稳定性优化装置和系统的巧妙设计，能够通过调节光束整形器的状态获得稳定的等离子体，且本发明实现简单，操作方便。

技术领域

本发明涉及光谱分析技术领域，具体而言，涉及一种光谱稳定性优化装置、系统和方法。

背景技术

激光诱导击穿光谱(Laser-induced breakdown spectroscopy，LIBS)是一种基于原子发射光谱的快速的物质成分分析技术。其中，激光器作为LIBS的激发光源，对整个系统起着重要的作用。目前的LIBS系统中的激光器输出的激光一般为高斯分布，从而导致照射到样品靶材上的光斑的光强分布不均匀以及样品靶材烧蚀不均匀，进而造成等离子体受力不均匀，并使得等离子体在整个寿命中一直处于剧烈的波动状态，严重影响了采集到的光谱的稳定性，进而影响了定量分析的精度和准确度。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种光谱稳定性优化装置、系统和方法，能够有效解决上述问题。

本发明较佳实施例提供一种光谱稳定性优化装置，应用于包括激光器和载物台的LIBS系统，所述光谱稳定性优化装置包括光束整形器；

所述光束整形器设置于所述激光器与所述载物台之间，且所述光束整形器与所述载物台和所述激光器共线；其中，所述光束整形器用于对由所述激光器发射的高斯光束进行整形，并使得整形后形成的均匀平顶光束入射至所述载物台上的样品靶材上。

在本发明较佳实施例的选择中，所述光束整形器包括非球面的凸透镜和非球面的凹透镜；

所述凹透镜位于所述激光器与所述凸透镜之间，所述凸透镜位于所述凹透镜与所述载物台之间，使得所述激光器、凸透镜和所述凹透镜共线，且所述凹透镜的焦距是所述凸透镜的焦距的1/3。

在本发明较佳实施例的选择中，所述光束整形器包括衍射光学元件和聚焦透镜；

所述聚焦透镜位于所述衍射光学元件与所述载物台之间，且所述衍射光学元件与所述聚焦透镜和所述激光器共线。

在本发明较佳实施例的选择中，所述光谱稳定性优化装置还包括用于滤波的光阑，所述光阑设置于所述光束整形器与所述载物台之间，且该光阑与所述激光器和所述光束整形器共线。

在本发明较佳实施例的选择中，所述光阑为可调光阑。

本发明较佳实施例提供一种光谱稳定性优化系统，包括LIBS系统和上述的光谱稳定性优化装置，所述光谱稳定性优化装置可拆卸地设置于所述LIBS系统中的激光器与载物台之间，且所述光谱稳定性优化装置与所述激光器共线。

本发明较佳实施例还提供一种光谱稳定性优化方法，应用于光谱稳定性优化系统，所述光谱稳定性优化系统包括光谱稳定性优化装置和LIBS系统，所述光谱稳定性优化方法包括：

基于所述光束整形器在不同状态时所述样品靶材中待测元素对应的不同参数，获取针对每一个参数进行多次测量时的光谱强度；

分别基于每一个参数进行多次测量得到的光谱强度，计算该参数对应的光谱强度标准偏差；

选取各光谱强度相对标准偏差的最小值，并将该最小值对应的光谱稳定性作为最优值，以及将该最小值对应的所述光束整形器的状态作为最佳状态进行保存。

在本发明较佳实施例的选择中，所述光束整形器包括非球面的凸透镜和非球面的凹透镜，所述凹透镜位于所述激光器与所述凸透镜之间，所述调节该光束整形器的状态包括：