[发明专利]一种利用光纤激光辅助增强激光探针的矿浆检测装置

说明书

本发明公开了一种利用光纤激光辅助增强激光探针的矿浆检测装置，包括：Nd:YAG激光器、光纤激光器、光路结构、光谱仪、ICCD、计算模块以及样品泵浦模块；Nd:YAG激光器用于烧蚀矿浆样品，激发产生等离子体；光纤激光器用于加热矿浆样品，辅助增强脉冲激光产生的等离子体；光路结构用于将两个激光器产生的激光束汇聚于样品表面同一点，以及采集等离子体的光谱并传输至光谱仪中；光谱仪用于采集等离子体光谱，并进行分光处理；ICCD用于将不同波长的光信号转化为电信号；计算模块用于对电信号进行处理和分析。本发明能够快速减少激光探针在样品表面的检测点附近的水分，有效提高光谱的强度、稳定性以及分辨率，并提高检测速度。

技术领域

本发明属于浆液检测技术与光谱分析领域，更具体地，涉及一种利用光纤激光辅助增强激光探针的矿浆检测装置。

背景技术

在对开采出的原矿石进行加工处理的过程中，选矿是一个非常重要的过程。所谓选矿，就是将有用的矿物材料从原矿石中提取出来，从而获得高品位的精矿。而浮选是最常用的一种选矿方法，其基本原理是利用不同矿物颗粒间的表面差异性，将矿物颗粒分离开来，该方法理论上可以分离任何不同的物质颗粒。在浮选过程中，首先需要将开采的原矿石矿物进行破碎和研磨，再将矿石粉末和浮选药剂进行混合形成矿浆，最后对矿浆进行浮选操作。为了充分提取矿浆中有用的矿物，则需要参照矿浆的品位对浮选的工艺参数进行调整，所以对矿浆的品位进行快速在线检测是非常重要的。

激光探针技术又称激光诱导击穿光谱技术(laser-induced breakdownspectroscopy,简称LIBS)，是一种能够进行快速在线检测的新技术，其通过激发、采集和分析物质中各元素的原子发射光谱，从而评估物质中各元素的种类和含量。该技术的基本原理和检测过程如下：首先利用激光器产生一束高能激光，对待物质表面进行烧蚀并形成等离子体；然后利用光谱采集装置，对该等离子体在冷却过程中发射出来的元素特征光谱进行采集；最后利用计算机和谱线分析软件对元素特征光谱进行分析，从而判断物质中各元素的种类和含量。激光探针技术具有快速再现分析，同时检测多种元素，理论上可检测元素周期表中所有元素等优点，因此案该检测技术在各个领域的应用被广泛的探索和研究。

矿浆是矿石粉末和液体混合而成的固液混合物，同时存在有固相和液相，这使得LIBS技术在检测矿浆样品时，矿浆样品中的液体大量吸收激光能量，从而使得产生的等离子体寿命缩短，光谱强度减弱，影响光谱数据的采集和分析结果的准确性。为了降低液体蒸发吸收激光能量对检测结果的影响，需要对样品进行相应的预处理，减少样品中的水分。

目前，已有研究人员对如何减少矿浆中的水分，提高检测结果的准确性做出了研究。Kemal E.Eseller等人(Appl.Opt.，2010，49(13)：1673-1681)以镀有PVC膜的玻璃为基板，对矿浆样品进行烘干制样；Krishna K Ayyalasomayajula等人(Anal.Bioanal.Chem.，2011，400(10)：3315–3322)将矿浆涂抹在载玻片上，再烘干以减少矿浆中的水分。以上两种方法均可以减少矿浆样品中的水分，有效的提高检测结果的准确性。但是这两种方法的样品预处理时间太长，均不适用于工业生产的快速在线检测。

发明内容

针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种利用光纤激光辅助增强激光探针的矿浆检测装置，其目的在于，利用光纤激光器引入的额外能量，快速减少激光探针在矿将表面检测点的水分，降低矿浆样品中水分对检测结果的影响，从而对产生的等离子体光谱起到辅助增强的作用，提高检测结果的稳定性。