第35卷，第2期 2015年2月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
自动聚焦激光诱导击穿光谱远程测量系统
Vol. 35,No. 2-pp304-308 February,2015
韩振宇，潘从元'，安宁，杜学维'，于云偶"，杜亮亮”，王声波3，王秋平1
1.中国科学技术大学国家同步辐射实验室，安微合肥230029 2.中国科学技术大学精密机横与精密仪器系，安微合肥230027 3.中国科学技术大学光学与光学工程系，安徽合肥
230026
摘要激光诱导击穿光谱(LIBS)技术具有非接触测量、无需样品预处理以及快速多元素同时分析等特点适合于高温、高压、真空、有毒以及敌对环境等仪器和操作人员无法靠近观测对象的应用申，LBS技术结
统申的望远镜采用Schwarzschild结构，由一块凹球面反射镜和
块凸球面反射镜组成。两块球面反射镜共
轴安装。其中凸面反射镜安装在电控精密平移台上，电动平移台可带动凸面反射镜措光轴移动。通过调整凸面反射镜的位置，改变凸面反射镜和凹面反射镜的间距，进而改变系统的焦距，实现对不同距离的样品进行光谱测量。该结构的优点在于：激光聚焦光路与信号光采集光路相同，便于安装和调试；望远镜系统采用全反射式光路，适用于紫外波段检测；只包括两个球面反射镜，结构紧凑，元件容易加工。望远镜系统调焦距离为1.5~3.6m，聚焦光斑直径约为0.5~1.0mm。使用该系统对铜样品进行了LIBS实验，确认了Cu元素的特征谱线。通过测量Cu元素的LIBS特征谱线(CuI223.01nm，CuI224.43nm)峰面积和反射镜间距之间关系，得到了激光的最优聚焦位置，实验结果表明，该系统能够完成样品的远程激发和LIBS光谱测量，并能够对不同距离的样品进行自动聚焦。
关键词激光诱导击穿光谱；远程；望远镜；自动聚焦
中图分类号：O4331；TF133
引言
文献标识码：A
激光诱导击穿光谱（laserinduced breakdown spectrosco Py，LIBS)技术是一种已经扩展到多种领域的元素分析方法。该技术基于烧蚀气、液或固态样品激发等离子体，收集等离子体辐射对样晶组分进行定性或定量分析，与传统分析方法相比，LS技术县有快速，无需样品预处理、多元系回时分析以及非接触测量的特点，在工业进程控制11，环境监测汀、太空探索3等领域获得了越来越广泛的应用
对于辐射、有毒、高温、高压等特殊环境，仪器需要与待测样品保持一定距离，就需要自动聚焦的远程测量LIBS 系统[4-5]。在远程测量LIBS系统中，激光自动聚焦和信号光采集是关键技术，JavierMoros等在LIBS系统中使用Cas segrain望远镜将Raman和LIBS信号导人光谱仪[7；Juer genHandke等研究在较远距离时对危险物品的预判时也采
收稿日期：2014-01-07，修订日期：2014-03-25
基金项目：国家重大科学仅器设备开发专项(2011YQ120023)资助
DO1: 10, 3964/j. 1ssn, 10000593(2015 )02030405
用Cassegrain望远镜实现远程激光聚焦["]；用于火星探测的 ChemCam中使用同轴Schmidt光学系统实现激光聚焦和光谱信号采集，可实现自动聚焦，Gruber等在工业炼钢钢水成分分析申使用了LIBS测量系统，采用可调焦的Galileo望远镜系统进行激光聚焦。
Schwarzschild光学系统因结构简单，消除了三阶球差、些差和象散的特点，在小视场内具有高的空间分辨率，广泛应用于软X射线显微成像和光刻工艺中)。本文基于 Schwarzschild光学系统设计了一套自动聚焦的LIBS远程测量系统，可以对153.6m范围的样晶进行LIBS光谱实验。通过改变两块球面反射镜的间距改变系统的聚焦位置，实现调焦功能；激发光和和信号光共光路，结构简单，使用方便。对铜样品进行LIBS实验，得到了光谱数据并确认了 Cu元系特征谱线，并通过测量特征谱线面积来控制反射镜的位置，实现了对样品的自动聚焦
作者简介：韩报宇，1989年生，中国科学技术大学国家同步辐射实验室额士研究生
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