一種熒光、拉曼、激光誘導(dǎo)原子發(fā)射光譜聯(lián)用系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種熒光、拉曼、激光誘導(dǎo)原子發(fā)射光譜聯(lián)用系統(tǒng)，包括光源模塊、光路模塊和檢測模塊(3)，通過將熒光、拉曼、激光誘導(dǎo)原子發(fā)射光譜分析集成于同一系統(tǒng)中，可以根據(jù)不同檢測需求切換相應(yīng)的檢測模式，實現(xiàn)拉曼、熒光、激光誘導(dǎo)原子發(fā)射光譜分析在同一儀器平臺中聯(lián)用。本發(fā)明大大降低光譜分析檢測中對儀器平臺的需求，為檢測物質(zhì)的熒光、拉曼、激光誘導(dǎo)原子發(fā)射光譜信號提供了便利，可應(yīng)用于對復(fù)雜物質(zhì)成分檢測分析。
【專利說明】一種熒光、拉曼、激光誘導(dǎo)原子發(fā)射光譜聯(lián)用系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光譜分析【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種熒光、拉曼、激光誘導(dǎo)原子發(fā)射光譜聯(lián)用系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]熒光光譜是一種在輻射能激發(fā)出的熒光輻射強度進行定量分析的發(fā)射光譜分析方法。物體經(jīng)過較短波長的光照，把能量儲存起來，然后緩慢放出較長波長的光，放出的這種光就叫熒光，通過分析熒光的能量與波長關(guān)系來檢測被測物體成分。
[0003]拉曼光譜是一種散射光譜，利用激光照射樣品，通過檢測散射譜峰的拉曼位移及其強度獲取物質(zhì)分子振動-轉(zhuǎn)動信息的一種光譜分析法。
[0004]激光誘導(dǎo)原子發(fā)射分析技術(shù)使用高峰值功率的脈沖激光照射樣品，光束聚焦到一個很小的分析點。在激光照射的光斑區(qū)域，樣品中的材料被燒蝕剝離，并在樣品上方形成納米粒子云團。由于激光光束的峰值能量是相當高的，其吸收及多光子電離效應(yīng)增加了樣品上方生成的氣體和氣溶膠云團的不透明性，即便只是很短暫的激光脈沖激發(fā)。由于激光的能量顯著地被該云團吸收，等離子體逐漸形成。高能量的等離子體使納米粒子熔化，將其中的原子激發(fā)并且發(fā)出光。原子發(fā)出的光可以被檢測器捕獲并記錄為光譜，通過對光譜進行分析，即可獲得樣品中存在何種元素的信息，通過軟件算法可以對光譜進行進一步的定性分析和定量分析。
[0005]近年來一些采用激光光譜手段的光譜分析技術(shù)已經(jīng)非常成熟，如:拉曼光譜、熒光光譜等，但都是單一光譜探測技術(shù)的應(yīng)用。由于現(xiàn)實生活中存在大量的復(fù)雜物質(zhì)，單一的光譜探測技術(shù)無法滿足物質(zhì)分析的需求。如利用拉曼光譜檢測熒光物質(zhì)時，熒光的干擾非常嚴重，甚至?xí)耆谏w拉曼信號，而該物質(zhì)利用熒光光譜檢測時，一些含量較低的成分的熒光信號會被有色可溶有機物熒光光譜湮滅。
[0006]鑒于被檢測物質(zhì)成分具有復(fù)雜性和多樣性的特點，對復(fù)雜物質(zhì)成分檢測分析需要綜合多方面的光譜信息。利用多臺不同分析方法的儀器檢測對光譜分析研究活動造成了很大的不便，因此急需一種具有綜合檢測能力的分析儀器。一般拉曼信號要弱于熒光約3個數(shù)量級，原子發(fā)射光譜信號強度較強，與熒光光譜信號強度相對應(yīng)，而三者對于探測器的基本要求類似，因此將三者集成在同一個系統(tǒng)中是可行的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種熒光、拉曼、激光誘導(dǎo)原子發(fā)射光譜聯(lián)用系統(tǒng)，實現(xiàn)拉曼、熒光、激光誘導(dǎo)原子發(fā)射光譜分析在同一儀器平臺中聯(lián)用，使用一臺分析儀器綜合多方面的光譜信息，實現(xiàn)對復(fù)雜物質(zhì)成分檢測分析。
[0008]為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明采用的具體技術(shù)方案如下:
一種熒光、拉曼、激光誘導(dǎo)原子發(fā)射光譜聯(lián)用系統(tǒng)，其特征在于:包括光源模塊(I)、光路模塊(2)和檢測模塊(3)；所述光源模塊(I)包括紫外光光源(4)和激光光源(5)，紫外光光源(4)和激光光源
(5)通過一個活動轉(zhuǎn)鏡，實現(xiàn)輸出自動切換，測量熒光光譜時采用紫外光光源(4)，測量拉曼和激光誘導(dǎo)原子發(fā)射光譜時采用激光光源(5)；
所述光路模塊(2)包括單色儀(6)、顯微鏡采樣裝置(7)和可更換濾波器(8);單色儀
(6)輸入端與紫外光光源(4)相連接，輸出端與顯微鏡采樣裝置(7)相連接；可更換濾波器
[8]輸入端一與激光光源(5)相連接,輸出端一與顯微鏡米樣裝置(7)的放大圖像輸入端相連接，顯微鏡采樣裝置(7)輸出端與可更換陷波器(8)輸入端二相連接；
所述檢測模塊(3)包括可更換光柵(9)和CCD電荷耦合元件(10)，檢測模塊(3)輸入端與可更換濾波器(8)輸出端二相連接。
[0009]所述可更換濾波器(8)包括位于光譜儀輸入端前的激光陷波濾波器(11)和長波通濾光片(12)，測量拉曼、激光誘導(dǎo)擊穿光譜時采用激光陷波濾波器(11)，測量熒光光譜時采用長波通濾光片(12)。
[0010]所述激光光源(5)包括532nm波長準連續(xù)工作激光，用于測量拉曼光譜；532nm波長脈沖工作激光，用于測量激光誘導(dǎo)擊穿光譜。
[0011]所述單色儀(6)采用四型凹面光柵設(shè)計，分辨率為2~4nm，與顯微鏡采樣裝置(7)采用光纖連接。
[0012]所述可更換光柵(9)包括3種光柵:1800線光柵，閃耀波長600nm，用于拉曼光譜和激光誘導(dǎo)原子發(fā)射光 譜測量，工作波段覆蓋500nm — IlOOnm ；1200線光柵，閃耀波長300nm，用于紫外波段的激光誘導(dǎo)原子發(fā)射光譜測量，工作波段覆蓋300nm — 700nm ；600線光柵，閃耀波長500nm，主要用于紫外激發(fā)熒光光譜測量，工作波段覆蓋400nm — llOOnm。
[0013]本發(fā)明具有有益效果。本發(fā)明將熒光、拉曼、激光誘導(dǎo)原子發(fā)射光譜分析集成于同一系統(tǒng)中，可以根據(jù)不同檢測需求切換相應(yīng)的檢測模式，大大降低了光譜分析檢測中對儀器平臺的需求，為檢測物質(zhì)的熒光、拉曼、激光誘導(dǎo)原子發(fā)射光譜信號提供了便利。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明的熒光、拉曼、激光誘導(dǎo)原子發(fā)射光譜聯(lián)用系統(tǒng)實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖中:I光源模塊，2光路模塊，3檢測模塊，4紫外光光源，5激光光源，6單色儀，7顯微鏡采樣裝置，8可更換濾波器，9可更換光柵，10 CXD電荷耦合元件，11激光陷波濾波器，12長波通濾光片。
【具體實施方式】
[0016]現(xiàn)有的熒光、拉曼、激光誘導(dǎo)原子發(fā)射光譜分析儀器都是單一功能的分析儀器，因此，本發(fā)明提出了熒光、拉曼、激光誘導(dǎo)原子發(fā)射光譜聯(lián)用系統(tǒng)的技術(shù)方案，以實現(xiàn)將熒光、拉曼、激光誘導(dǎo)原子發(fā)射光譜分析集成在一個系統(tǒng)中的功能。
[0017]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0018]如圖1所示，熒光、拉曼、激光誘導(dǎo)原子發(fā)射光譜聯(lián)用系統(tǒng)包括:
光源模塊，包括紫外光光源和激光光源，紫外光光源和激光光源能夠自行切換，測量熒光光譜時采用紫外光光源，測量拉曼、激光誘導(dǎo)原子發(fā)射光譜時采用激光光源。[0019]光路模塊，包括單色儀、顯微鏡采樣裝置、可更換濾波器，單色儀輸入端與紫外光光源相連接，輸出端與顯微鏡采樣裝置相連接，可更換濾波器輸入端一與激光光源相連接，輸出端一與顯微鏡采樣裝置相連接，顯微鏡采樣裝置輸出端與可更換濾波器輸入端二相連接。
[0020]檢測模塊，包括可更換光柵和CCD電荷耦合元件，檢測模塊輸入端與可更換濾波器輸出端二相連接。
[0021]在本實施例中，測量熒光光譜時采用紫外光光源，紫外光經(jīng)過單色儀變成單色光后即變?yōu)闊晒馕镔|(zhì)的激發(fā)光。產(chǎn)生的單色激發(fā)光通過光纖傳輸至顯微鏡采樣裝置照射在被測樣品上發(fā)出的熒光經(jīng)半透半反鏡反射至可更換濾波器，經(jīng)長波通濾光片過濾雜散信號后的突光信號通過600線、500nm閃耀的平面光柵后傳輸至CCD電荷稱合兀件轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號。
[0022]本實施例中，單色儀采用四型凹面光柵設(shè)計，分辨率為2_4nm。
[0023]在本實施例中，測量拉曼光譜時采用激光光源，波長為532nm的激光光源(激光器工作在連續(xù)狀態(tài))經(jīng)過激光陷波濾波器反射傳輸?shù)斤@微鏡采樣裝置照射在被測樣品上生成拉曼散射信號，經(jīng)反射鏡反射到激光陷波濾波器，過濾掉激光瑞利信號后的拉曼散射光通過1800線、600nm閃耀的平面光柵后傳輸至CCD電荷稱合兀件轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號。
[0024]在本實施例中，測量激光誘導(dǎo)原子發(fā)射光譜時采用脈沖激光光源，輸出波長為532nm，脈沖寬度約10ns，經(jīng)過顯微鏡聚焦照射在樣品上產(chǎn)生等離子體，將樣品中的原子激發(fā)并且由顯微鏡收集發(fā)出光，經(jīng)反射鏡反射到激光陷波器，過濾掉強的激光瑞利信號后的原子發(fā)射光譜信號通過1800線、600nm閃耀平面光柵或1200線、300nm閃耀平面光柵后傳輸至CCD電荷稱合兀件轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號。其中1200線光柵主要用于分析金屬兀素的紫外波段的發(fā)射光譜，1800線光柵主要用于分析可見波段的非金屬元素的發(fā)射光譜。
[0025]本實施例中，光譜儀模塊采用平場對稱CT結(jié)構(gòu)。
[0026]本實施例中，拉曼測量過程中，激光器工作在連續(xù)方式下，連續(xù)輸出大約200mW功率532nm激光。拉曼信號保持穩(wěn)定。在激光誘導(dǎo)原子發(fā)射光譜測量過程中，激光器運行在脈沖方式下，輸出532nm激光，激光持續(xù)脈沖寬度大約為10ns，總能量大約為200mJ，峰值功率大約為20MW，在此能量下，多數(shù)材料能夠被加熱至原子化，并激發(fā)，生成原子發(fā)射光譜。
[0027]除上述實施例外，本發(fā)明還可以有其他實施方式，凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種熒光、拉曼、激光誘導(dǎo)原子發(fā)射光譜聯(lián)用系統(tǒng)，其特征在于:包括光源模塊(I)、光路模塊(2)和檢測模塊(3)； 所述光源模塊(I)包括紫外光光源(4)和激光光源(5)，紫外光光源(4)和激光光源(5)通過一個活動轉(zhuǎn)鏡，實現(xiàn)輸出自動切換，測量熒光光譜時采用紫外光光源(4)，測量拉曼和激光誘導(dǎo)原子發(fā)射光譜時采用激光光源(5)； 所述光路模塊(2)包括單色儀(6)、顯微鏡采樣裝置(7)和可更換濾波器(8);單色儀(6)輸入端與紫外光光源(4)相連接，輸出端與顯微鏡采樣裝置(7)相連接；可更換濾波器(8)輸入端一與激光光源(5)相連接,輸出端一與顯微鏡米樣裝置(7)的放大圖像輸入端相連接，顯微鏡采樣裝置(7)輸出端與可更換陷波器(8)輸入端二相連接； 所述檢測模塊(3)包括可更換光柵(9)和CCD電荷耦合元件(10)，檢測模塊(3)輸入端與可更換濾波器(8)輸出端二相連接。
2.所根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熒光、拉曼、激光誘導(dǎo)原子發(fā)射光譜聯(lián)用系統(tǒng)，其特征在于:可更換濾波器(8)包括位于光譜儀輸入端前的激光陷波濾波器(11)和長波通濾光片(12)，測量拉曼、激光誘導(dǎo)擊穿光譜時采用激光陷波濾波器(11)，測量熒光光譜時采用長波通濾光片(12)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熒光、拉曼、激光誘導(dǎo)擊穿光譜聯(lián)用系統(tǒng)，其特征在于:所述激光光源(5)包括532nm波長準連續(xù)工作激光，用于測量拉曼光譜；532nm波長脈沖工作激光，用于測量激光誘導(dǎo)擊穿光譜。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熒光、拉曼、激光誘導(dǎo)擊穿光譜聯(lián)用系統(tǒng)，其特征在于:所述單色儀(6)采用四型凹面 光柵設(shè)計，分辨率為2~4nm，與顯微鏡采樣裝置(7)采用光纖連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熒光、拉曼、激光誘導(dǎo)擊穿光譜聯(lián)用系統(tǒng)，其特征在于所述可更換光柵(9)包括3種光柵:1800線光柵，閃耀波長600nm,用于拉曼光譜和激光誘導(dǎo)原子發(fā)射光譜測量，工作波段覆蓋500nm — IlOOnm ；1200線光柵，閃耀波長300nm，用于紫外波段的激光誘導(dǎo)原子發(fā)射光譜測量，工作波段覆蓋300nm — 700nm ;600線光柵，閃耀波長500nm，主要用于紫外激發(fā)熒光光譜測量，工作波段覆蓋400nm — llOOnm。
【文檔編號】G01N21/64GK103822908SQ201410067077
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年2月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月27日
【發(fā)明者】陳斌, 徐曉軒, 陸道禮, 王斌 申請人:江蘇大學(xué)