[发明专利]用于产品成分分析的短脉冲激光器及产品成分分析方法

摘要

本发明涉及一种用于产品成分分析的短脉冲激光器及产品成分分析方法，其中所述短脉冲激光器包括驱动供电模块和激光器模块，所述驱动供电模块包括供电电源单元和脉冲产生单元，所述激光器模块包括脉冲电平转换单元、脉冲电流开关和脉冲激光器单元，所述光纤预放大器包括光纤波分复用器、抽运半导体激光器、第一增益光纤、光纤滤波器以及第一光纤隔离器。采用该种短脉冲激光器及分析方法，可以显著改善对短脉冲激光器的脉冲驱动质量，降低对连接驱动模块和激光模块间的电缆的特殊要求，并使其长度可以显著增加，最大限度地降低此方面应用的难度要求，促进技术的进步，采用超短脉冲激光，可以获得更好的光谱特性，应用更方便，适用于大规模推广应用。

主权项

1.一种产品成分分析方法，其特征在于，所述方法采用金属成分检测装置，所述装置包括取样机器人、吹风设备、短脉冲激光器、光谱探测设备、光谱分析设备和控制设备，所述短脉冲激光器的超短脉冲输出端与样品室相对，所述短脉冲激光器的超短脉冲输出端对准光谱探测设备中的光谱收集透镜组，所述吹风设备的出风口对准所述样品室，所述样品室包括托盘和所述托盘上方的透明外罩，所述取样机器人包括第一机械手臂和第二机械手臂；所述短脉冲激光器包括驱动供电模块和激光器模块，所述驱动供电模块包括供电电源单元和脉冲产生单元，所述供电电源单元与所述脉冲产生单元相连接，所述脉冲产生单元用于产生所需脉冲参数的电脉冲；所述激光器模块包括脉冲电平转换单元、脉冲电流开关和脉冲激光器单元，所述脉冲电平转换单元用于将所述脉冲产生单元产生的电脉冲升高至所需电平以满足所述脉冲电流开关的驱动要求，所述脉冲产生单元通过同轴电缆与所述脉冲电平转换单元相连接，所述脉冲电流开关的输出端与所述脉冲激光器单元相连接；所述脉冲激光器单元包括半导体激光器、光纤预放大器、光纤主放大器、脉冲选择器以及超短脉冲输出端；所述脉冲电流开关与所述半导体激光器相连接，所述半导体激光器依次通过所述光纤预放大器、光纤主放大器以及脉冲选择器接入超短脉冲输出端；所述半导体激光器与脉冲选择器相连接，所述半导体激光器是光纤耦合输出的半导体激光器；所述短脉冲激光器的超短脉冲输出端对准待分析的产品样品，且所述脉冲激光器的超短脉冲输出端对准一光谱探测设备中的光谱收集透镜组；所述光谱探测设备包括光谱收集透镜组、光纤接口、激光激发透镜组和角度调节器，所述光谱收集透镜组与所述光纤接口相连接，所述光谱收集透镜组的前端与所述角度调节器相连接，所述激光激发透镜组与所述角度调节器相连接；所述激光激发透镜组的内透镜位置可调节；所述角度调节器的角度可配合所述光谱收集透镜组在12～85度范围内调整；所述的方法包括以下步骤：采集已知成分组成的校正金属样本，所述取样机器人的第一机械手臂将所述样品室的透明外罩提升至预设高度，通过所述取样机器人的第二机械手臂将所述校正金属样本放置于样品室，所述取样机器人的第一机械手臂将所述样品室的透明外罩放置回原位；所述控制设备控制所述短脉冲激光器向所述样本室发射短波脉冲激光；所述控制设备控制所述光谱探测设备采集经所述短脉冲激光器后的光谱，并将校正金属样本的光谱数据发送至所述光谱分析设备；采用所述光谱分析设备对所述校正金属样本的光谱数据进行降噪处理；所述光谱分析设备基于所述校正金属样本的光谱数据用化学计量学软件进行建模，得到金属成分测定模型；所述取样机器人的第一机械手臂将所述样品室的透明外罩提升至预设高度，通过所述取样机器人的第二机械手臂将所述校正金属样本取出；开启所述吹风设备，吹去所述托盘表面的残留物；采集待测定的检测金属样本，并通过所述取样机器人的第二机械手臂将所述检测金属样本放置于样品室，所述取样机器人的第一机械手臂将所述样品室的透明外罩放置回原位；所述控制设备控制所述短脉冲脉冲激光器向所述样本室发射短波脉冲激光；所述控制设备控制所述光谱探测设备采集经所述短脉冲激光器后的光谱，并将光谱数据发送至所述光谱分析设备；采用所述光谱分析设备对所述检测金属样本的光谱数据进行降噪处理；所述光谱分析设备采用所述金属成分测定模型和所述检测金属样本的光谱数据，分析得到所述检测金属样本的成分分析数据；所述控制设备获取所述光谱分析设备的分析数据，判断分析数据是否异常；如果分析结果异常，则停止金属成分检测，并进行报警；如果分析结果正常，所述控制设备控制所述取样机器人的第一机械手臂将所述透明外罩提升至预设高度，所述取样机器人的第二机械手臂将所述样品室中的检测金属样品取出，采用所述吹风设备清理所述托盘之后，采用所述取样机器人的第二机械手臂在所述托盘中放置新的检测金属样本。