CN102914522A - 气、液联用激光诱导击穿光谱检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

一种气、液联用激光诱导击穿光谱检测装置及检测方法，包括气液联用腔室、气液两用泵和高压雾化泵，气液联用腔室包括底板内镶嵌有锥形气液回流管的壳体，气液回流管上设有与壳体内部相通的小孔，另一端与壳体外部相通，壳体顶部有进气口和雾化喷头，壳体相邻两个侧壁上分别安装有进光管和测光管；进光管轴线与测光管轴线相垂直并位于同一水平面，两轴线交点与雾化喷头轴线相交；连接高压雾化泵与雾化喷头。根据被测物质是液体还是气体，通过连接管连通壳体上的进气口和气液回流管与壳体外部接口，使激光焦点击穿空气的位置位于测光孔处，测量。本检测装置用于分析液体和气体及粉尘颗粒物中元素的含量，也可实时在线监控环境水体污染和大气污染。

Description

气、液联用激光诱导击穿光谱检测装置及检测方法

技术领域

本发明属于光谱测量技术领域，涉及一种基于激光诱导击穿光谱的检测装置，特别涉及一种气、液联用激光诱导击穿光谱检测装置，可应用于各种气体和液体中元素的检测，例如排放在环境中的工业废气与工业废水中污染元素的实时在线检测等；本发明还涉及一种用该光谱检测装置检测气体、液体的方法。 

背景技术

激光诱导击穿光谱（Laser Induced Breakdown Spectroscopy, 简称 LIBS）检测技术是近年来发展起来的一种属于原子发射光谱的元素检测技术。LIBS技术的基本原理是利用高能量激光聚焦到样品表面上后，样品表面焦点处的温度迅速上升，局部的高温使原子脱离样品表面迅速向外膨胀，在膨胀过程中，部分原子在强激光场的作用下产生热电子，这些最初的自由电子进一步和其他原子碰撞，最后形成等离子体。通过光谱仪测量等离子体的发光就可以对等离子体中的元素成分和含量进行定性和定量分析。LIBS技术无需复杂的样品预处理、***结构简单、操作快捷、能够同时对气体、液体和固体进行实时快速在线测量。近些年来该技术得到了迅速发展，其在生物医学研究、军事安全、宇宙空间探索、工业加工流程控制、环境污染实时检测等领域都取得了重要的研究成果。 

LIBS检测技术在固态样品测量中已经相对比较成熟，主要是由于固态样品的空间位置容易固定，测得光谱线信号的稳定性相对较高，光谱信号具有较高的信噪比。LIBS技术在液体测量中，通常采用以下几种测量方法： 1） 激光直接聚焦到液体内部产生等离子体；2）激光聚焦到液体表面产生等离子体；3）以固态样品为载体进行测量。液体测量中采用的这些测量方法都存在着明显的不足和缺点：1）激光直接聚焦到液体内部产生的等离子体信号非常微弱，随着激光在液体中聚焦深度的增加，等离子体的寿命逐渐变短，且液体对光谱信号有很强的吸收作用，所测的元素谱线强度较弱；2）激光聚焦到液体表面，在产生等离子体的同时激光焦点处的液体会向外高速溅射，溅射后的液体会对光学元件（聚焦透镜，光纤探头等）造成污染，严重降低激光等离子体的稳定性和光谱探测效率；对于含有有毒元素的液体，其溅射不但会对光学元件造成损害，并且会对测试人员的身体造成严重的潜在伤害；3）采用第三种方法间接进行液体中元素成分的测量时，等离子体发射光谱的性质严重依赖于所选的基体材料，而且与液体相同的基体元素会对液体中测量元素的含量产生严重影响，该方法需要较繁琐的样品准备，且无法进行现场实时在线分析，这有悖于LIBS发展的初衷。因此提供一种稳定可靠，可以实现在线实时测量，对所有光学元件和测试人员完全没有危害的实验装置具有重要意义。 

LIBS技术可以用于实时监控大气环境中有毒重金属的污染情况。工业排放的废气中，如动力发电厂由于燃烧煤及石油而排放出来的颗粒物，其成分除大量的烟尘外，还含有铍、镍、钒等的化合物。市政焚烧炉会排放出砷、铍、铬、汞、镁、锰等重金属化合物。LIBS技术可以很好的对环境中的这些重金属进行实时在线监控，但是如果直接将激光聚焦到环境大气中测量这些重金属，由于受到环境中温度、湿度以及气流稳定性的影响，LIBS光谱信号的稳定性较差，严重影响对环境中这些有害元素含量的定量分析。因此，提供一种能够得到稳定的LIBS光谱信号，且操作程序简单，效率高的检测装置实为必要。 

发明内容

本发明的目的是提供一种能直接用于气体、液体测量的、稳定可靠的气、液联用激光诱导击穿光谱检测装置，并可高效率地实现在线实时测量。 

本发明的另一目的是提供一种用上述光谱检测装置检测气体或液体的方法。 

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种气、液联用激光诱导击穿光谱检测装置，包括气液联用腔室、气液两用泵和高压雾化泵，气液两用泵与调速盒相连接，高压雾化泵与电源相连接，所述的气液联用腔室包括壳体，壳体底板内镶嵌有锥形的气液回流管，气液回流管直径较大的一端封口，气液回流管直径较大的一端设有与壳体内部相通的小孔，气液回流管的另一端与壳体外部相通，壳体顶部分别设有进气口和雾化喷头，壳体的一个侧壁上设有进光孔，进光孔上密封安装有位于壳体内的进光管；壳体上、与设有进光孔的侧壁相垂直的侧壁上设有测光孔，测光孔上密封安装有位于壳体内的测光管；进光管的轴线与测光管的轴线位于同一水平面上并相互垂直，进光管轴线与测光管轴线的交点与雾化喷头的轴线相交；高压雾化泵的出口通过管道与高压管的一端相连接，高压管的另一端与雾化喷头相连接，该管道上安装有压力阀。 

本发明所采用的另一技术方案是：一种利用上述气、液联用激光诱导击穿光谱检测装置检测气体或液体的方法，用于液体中元素的测量时，通过第一连接管连接气液两用泵的进口和气液回流管与壳体外部相通的一端，将气液两用泵的出口再通过第三连接管与待测液体相通，将高压雾化泵的进水口与待测液体相通；调节外光路，用聚焦透镜将激光聚焦于进光孔，调节光谱检测装置与聚焦透镜之间的距离，使激光焦点击穿空气的位置刚好位于测光孔处；将调速盒置于“可调”档位，密封进气口；先开启高压雾化泵，调节压力阀使高压雾化泵转速稳定，高压雾化泵将抽吸的待测液体雾化后，通过高压管送入雾化喷头，并喷入壳体内；调节外光路使激光通过进光孔聚焦到壳体内，调节聚焦透镜的位置，使激光焦点位于距测光管在壳体内一端管口1～2mm的位置，利用聚焦透镜将等离子体发出的光通过测光管成像到光谱仪的光纤头上，测量等离子光谱，观察光谱信号的强度和稳定性，若光谱信号较弱或稳定性较差，调节压力阀增加压力，使雾化喷头喷出的雾化颗粒变小直到观测到激光焦点稳定为止，然后打开气液两用泵，抽出壳体底部的液体，高压雾化泵送出的液体经过压力阀时，多余的液体从压力阀溢流，并通过第四连接管送回待测液体中，测量完成后，先关闭高压雾化泵，气液两用泵将壳体内的残留液体抽出，直到壳体不再有残留液体时关闭气液两用泵； 

用于烟气体中元素的测量时：通过第三连接管连接气液两用泵的出口与进气口，将第一连接管的一端与气液两用泵的进口相连接，第一连接管的另一端连接被测气体；若需进行大气中污染重金属的在线测量，则将第一连接管的另一端直接伸入大气环境中；调节外光路，用聚焦透镜将激光聚焦于进光孔，调节光谱检测装置与聚焦透镜之间的距离，使激光焦点击穿空气的位置刚好位于测光孔处；开启气液两用泵，调节其转速，气液两用泵吸取被测气体，经第三连接管由进气口送入壳体内，调节气液两用泵转速，使被测气体充满壳体后，将处于被测气体中的第一连接管的一端与气液回流管相连接，调节无级变速盒，使壳体内的气体形成稳定流动；然后调节外光路使激光通过进光孔聚焦到壳体内，调节聚焦透镜的位置，使激光焦点位于距测光管在壳体内一端管口1～2mm的位置，利用聚焦透镜将等离子体发出的光通过测光管成像到光谱仪的光纤头上，测量等离子光谱，测量完成后，通过气液两用泵将壳体内的气体抽出，用高纯氮气充满壳体，封闭进气口和气液回流管与壳体外部相通的一端，以备下次使用。

本发明光谱检测装置采用可以分别单独使用的两个自吸泵，可以分别进行气体和液体的实验测量，能直接用于在线实时的有毒有害元素的定量分析；采用内置的进光管和测光管，完全避免了LIBS在液体测量中的溅射问题，且光谱信号稳定；不仅可用于实验室测量，也可用于环境中重金属污染的实时测量，亦可用于环境大气中重金属颗粒物的检测，尤其适用于水质和环境空气中重金属污染的实时在线分析。本装置体积小，可集成于激光诱导击穿光谱分析仪器中，也可以单独独立使用。 

附图说明

图1是本发明光谱检测装置的结构示意图。 

图2是本发明光谱检测装置中气、液联用腔室的结构示意图。 

图中，1.进光孔，2.测光孔，3.进气口，4.压力表，5.雾化喷头，6.气液回流管接口，7.气液联用腔室，8.电源，9.气液两用泵，10.高压雾化泵，11.调速盒，12.压力阀，13.高压管，14.第一连接管，15.第二连接管，16.第三连接管，17.第四连接管，18.样品池，19.橡胶垫，20.底板，21.气液回流管，22.进光管，23.测光管，24.壳体，25.三通接头。 

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。 

本发明提供了结构如图1所示的光谱检测装置，能够克服LIBS技术在气、液体测量中的缺点，操作简单、效率高，并能够对气体、液体进行实时在线测量。该光谱检测装置包括样品池18和不锈钢制成的底板20，底板20上并排依次安装有气液联用腔室7、电源8、微型的气液两用泵9、微型的高压雾化泵10和调速盒11，底板20下面设有用于隔振的橡胶垫19；电源8采用微型高压泵电源，电源8与高压雾化泵10相连接；调速盒11与气液两用泵9相连接，用于调节气液两用泵9的流量。 

如图2所示，本发明光谱检测装置中气液联用腔室7的结构，包括用有机玻璃或不锈钢制成的中空的壳体24，壳体24底板内镶嵌有锥形的气液回流管21，气液回流管21直径较大的一端封口，气液回流管21直径较大的一端设有直径0.1～0.3mm的小孔，该小孔与壳体24内部相通，气液回流管21的另一端位于壳体24底板的侧面，形成与壳体24外部相通的气液回流管接口6；在气液回流管21直径较大一端设置与壳体24内部相通的直径0.1～0.3mm的小孔是为了能够完全回收壳体24底板上的液体，壳体24底板上即使有很少的液体也会淹没小孔，用气液两用泵9就可以抽出壳体24内的液体；壳体24顶部分别设有进气口3和不锈钢制成的雾化喷头5，壳体24背离电源8的侧壁上设有进光孔1，进光孔1上密封安装有进光管22，进光管22位于壳体24内；壳体24上、与设有进光孔1的侧壁相垂直的侧壁上设有测光孔2，测光孔2上密封安装有测光管23，测光管23位于壳体24内；进光管22的轴线与测光管23的轴线位于同一水平面上，并相互垂直，进光管22轴线与测光管23轴线的交点与雾化喷头5的轴线相交；测光孔2和气液回流管接口6位于180°方向。 

高压雾化泵10的进口通过第三连接管16与样品池18相通，高压雾化泵10的出口处安装有三通接头25，三通接头25的一个接口与高压雾化泵10的出口相连接，三通接头25的第二个接口通过第四连接管17与样品池18相通，三通接头25的第三个接口与不锈钢制成的高压管13的一端相连接，高压管13的另一端与雾化喷头5相连接，三通接头25与高压管13之间安装有压力表4和压力阀12。 

进光管22和测光管23均采用直径为0.8 cm、长度为4.5 cm的发黑处理管，一方面是为了防止管道生锈，另一方面是为了吸收激光的漏光。同时，由于雾化喷头5喷射的液体是向下160°范围内喷出，采用长度为4.5cm的管道，喷射的液体颗粒无法通过这么长的管道到达进光孔1，有效地防止了微量液体向外溅射。 

雾化喷头5采用不锈钢制成，在不同的压力下可以得到粒径尺寸不一的液体雾化颗粒，液体雾化颗粒的最小直径可以到100 μm，雾化喷头5的雾化角度最大可以到160^o 范围。 

本发明光谱检测装置既可以测量液体中的元素，也可以测量气体中的元素。具体为： 

采用本发明光谱检测装置对液体中的元素进行测量时：通过第一连接管14连接气液回流管接口6与气液两用泵9的进口，将气液两用泵9的出口通过第三连接管16与样品池18相通。调节外光路，用聚焦透镜将激光聚焦于气液联用腔室7的进光孔1，调节本光谱检测装置与聚焦透镜之间的距离，使激光焦点击穿空气的位置刚好位于测光孔2处。等离子体发光的测量可以沿着激光入射方向，也可以与激光入射方向成90^o；外光路可以通过石英透镜有效的耦合到测光孔2，也可以根据需要配合光纤进行远距离测量，光纤与测光孔2之间用石英透镜耦合（根据光谱仪或光纤放置的位置来选用不同焦距的石英透镜）。测定之前先检查电源连接，将调速盒11置于“可调”档位，密封进气口3。将待测液体注入样品池18内，高压雾化泵10的进水口与待测液体相通。先开启微型的高压雾化泵10，高压雾化泵10从样品池18中抽吸待测液体，将抽吸的待测液体进行雾化，并将雾化的液体送入高压管13，进入高压管13的雾化液体进入雾化喷头5，从雾化喷头5中喷入壳体24内；调节压力阀12使高压雾化泵10转速稳定，同时调节高压雾化泵10的雾化流量。调节外光路使激光通过进光孔1聚焦到壳体24内，调节聚焦透镜的位置，使激光焦点位于距测光管23在壳体24内一端管口1～2mm的位置，利用聚焦透镜将等离子体发出的光通过测光管23成像到光谱仪的光纤头上，测量等离子光谱，观察光谱信号的强度和稳定性，若光谱信号较弱或稳定性较差，调节压力阀12增加压力，使雾化喷头5喷出的雾化颗粒变小直到观测到相对较稳定的光谱强信号。然后打开气液两用泵9，调节其转速将壳体24底部的液体抽出，并送入样品池18内，气液两用泵9工作过程中，通过电源8来控制气液两用泵9的流量。高压雾化泵10工作时送出的液体经过压力阀12，多余的液体从压力阀12溢流，并通过第四连接管17进入样品池18。在测量过程中，进光管22与测光管23能有效避免液体溅射对测光孔2的污染，因此在测量中气液联用腔室7不能倾斜放置，更不能倒置。测量完成后，先关闭高压雾化泵10，气液两用泵9将壳体24内的残留液体抽出并送入样品池18，直到壳体24中不再有残留液体时关闭气液两用泵9。如需测量另一种液体，可以按照以上的步骤先用二次蒸馏水自动对光谱简直装置进行清洗，然后再对待测的另一种液体进行测量。由于测量过程中高压雾化泵10产生较高的压力，普通管道容易爆裂，因而高压雾化泵10与雾化喷头5之间的连接管道必须使用耐高压的管道，优选不锈钢管道；减压阀12可以根据光谱信号的稳定性和强弱进行调节。为了使高压雾化泵10有稳定的转速，该泵配有12V 直流稳压电源。第一连接管14、第二连接管15、第三连接管16和第四连接管17均为塑胶管。进行液体在线分析时，将第二连接管15直接***被测液体中。

采用本发明光谱检测装置对烟气体中的元素进行测量时：关闭高压雾化泵10和调节阀12，通过第三连接管16连接气液两用泵9的出口与壳体24顶部进气口3，将第一连接管14的一端与气液两用泵9的进口相连接，将第一连接管14的另一端连接被测气体；若需进行大气中污染重金属的在线测量，则将第一连接管14的另一端直接伸入大气环境中。调节外光路，用聚焦透镜将激光聚焦于气液联用腔室7的进光孔1，调节本光谱检测装置与聚焦透镜之间的距离，使激光焦点击穿空气的位置刚好位于测光孔2处。等离子发光体的测量可以沿着激光入射方向，也可以与激光入射方向成90^o，外光路可以通过石英透镜有效的耦合到测光孔2，也可以根据需要配合光纤进行远距离测量，光纤与测光孔2之间用石英透镜耦合（根据光谱仪或光纤放置的位置来选用不同焦距的石英透镜）。开启气液两用泵9，调节其转速，气液两用泵9将吸取需要检测的气体，并将吸取的气体通过第三连接管16，经进气口3送入壳体24内，待需检测的气体缓缓充满壳体24后，将处于待检测气体中的第一连接管14的一端与气液回流管接口6相连接，调节无级变速盒11，使壳体24内的气体形成稳定流动。然后调节外光路使激光通过进光孔1聚焦到壳体24内，调节聚焦透镜的位置，使激光焦点位于距测光管23在壳体24内一端管口1～2mm的位置，利用聚焦透镜将等离子体发出的光通过测光管23成像到光谱仪的光纤头上，测量等离子光谱测量完成后，通过气液两用泵9将壳体24内的气体抽出，然后用高纯氮气充满壳体24，封闭壳体24上的进气口3和气液回流管接口6，以备下次使用。 

高压雾化泵10和气液两用泵9均为自吸泵。高压雾化泵10可以对液体进行雾化，雾化流量可以通过压力阀12来调节。气液两用泵9在进行液体实验时用来回流气液联用腔室7中的剩余液体，其流量可以通过调速盒11来控制。进行气体测量时，高压雾化泵10不工作，通过气液两用泵9使气体充满气液联用腔室7的样品室并形成稳定的流速，气液两用泵9与无级调速盒11相连接，根据测量需要通过调速盒11调节气液两用泵9的流量，调速盒11设置有“全速”和“可调”两个档位。 

本发明光谱检测装置中的泵体和电源都较小，故将气液联用腔室7、气液两用泵9、高压雾化泵10和电源8集成在同一不锈钢的底板20上。同时为了减小工作时的振动，在底板20下面安装有1.5 cm厚的用于隔振的橡胶垫19。 

本发明提供的一种用于激光诱导击穿光谱分析的气、液联用装置，可用于分析液体和气体及粉尘颗粒物中元素的含量，文本中公开的实例只用于本发明的内容作进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，对于所属的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做微小改动，凡是属于本发明的技术方案，所引伸出的显而易见的变化和变动仍属于本发明的保护范围之列。 

Claims (9)

1.一种气、液联用激光诱导击穿光谱检测装置，其特征在于，包括气液联用腔室（7）、气液两用泵（9）和高压雾化泵（10），气液两用泵（9）与调速盒（11）相连接，高压雾化泵（10）与电源（8）相连接，所述的气液联用腔室（7）包括壳体（24），壳体（24）底板内镶嵌有锥形的气液回流管（21），气液回流管（21）直径较大的一端封口，气液回流管（21）直径较大的一端设有与壳体（24）内部相通的小孔，气液回流管（21）的另一端与壳体（24）外部相通，壳体（24）顶部分别设有进气口（3）和雾化喷头（5），壳体（24）的一个侧壁上设有进光孔（1），进光孔（1）上密封安装有位于壳体（24）内的进光管（22）；壳体（24）上、与设有进光孔（1）的侧壁相垂直的侧壁上设有测光孔（2），测光孔（2）上密封安装有位于壳体24内的测光管（23）；进光管（22）的轴线与测光管（23）的轴线位于同一水平面上并相互垂直，进光管（22）轴线与测光管（23）轴线的交点与雾化喷头（5）的轴线相交；高压雾化泵（10）的出口通过管道与高压管（13）的一端相连接，高压管（13）的另一端与雾化喷头（5）相连接，该管道上安装有压力阀（12）。

2.如权利要求1所述的气、液联用激光诱导击穿光谱检测装置，其特征在于，所述壳体（24）底板上小孔的直径为0.1～0.3mm。

3.如权利要求1所述的气、液联用激光诱导击穿光谱检测装置，其特征在于，所述气液回流管（21）与壳体（24）外部相通的一端和测光孔（2）位于180°方向。

4.如权利要求1、2或3所述的气、液联用激光诱导击穿光谱检测装置，其特征在于，所述的壳体（24）采用有机玻璃或不锈钢制成。

5.如权利要求1所述的气、液联用激光诱导击穿光谱检测装置，其特征在于，所述进光管（22）采用直径0.8 cm、长度4.5 cm的发黑处理管。

6.如权利要求1所述的气、液联用激光诱导击穿光谱检测装置，其特征在于，所述测光管23采用直径0.8 cm、长度4.5 cm的发黑处理管。

7.如权利要求1所述的气、液联用激光诱导击穿光谱检测装置，其特征在于，所述的雾化喷头（5）采用不锈钢制成。

8.一种利用权利要求1所述气、液联用激光诱导击穿光谱检测装置检测气体或液体的方法，其特征在于，采用一气、液联用激光诱导击穿光谱检测装置，该检测装置包括气液联用腔室（7）、气液两用泵（9）和高压雾化泵（10），气液两用泵（9）与调速盒（11）相连接，高压雾化泵（10）与电源（8）相连接，所述的气液联用腔室（7）包括壳体（24），壳体（24）底板内镶嵌有锥形的气液回流管（21），气液回流管（21）直径较大的一端封口，气液回流管（21）直径较大的一端设有与壳体（24）内部相通的小孔，气液回流管（21）的另一端与壳体（24）外部相通，壳体（24）顶部分别设有进气口（3）和雾化喷头（5），壳体（24）的一个侧壁上设有进光孔（1），进光孔（1）上密封安装有位于壳体（24）内的进光管（22）；壳体（24）上、与设有进光孔（1）的侧壁相垂直的侧壁上设有测光孔（2），测光孔（2）上密封安装有位于壳体24内的测光管（23）；进光管（22）的轴线与测光管（23）的轴线位于同一水平面上，并相互垂直，进光管（22）轴线与测光管（23）轴线的交点与雾化喷头（5）的轴线相交；高压雾化泵（10）的出口通过管道与高压管（13）的一端相连接，高压管（13）的另一端与雾化喷头（5）相连接，该管道上安装有压力阀（12）；

用于液体中元素的测量时，通过第一连接管（14）连接气液两用泵（9）的进口和气液回流管（21）与壳体（24）外部相通的一端，将气液两用泵（9）的出口再通过第三连接管（16）与待测液体相通，将高压雾化泵（10）的进水口与待测液体相通；调节外光路，用聚焦透镜将激光聚焦于进光孔（1），调节光谱检测装置与聚焦透镜之间的距离，使激光焦点击穿空气的位置刚好位于测光孔（2）处；将调速盒（11）置于“可调”档位，密封进气口（3）；先开启高压雾化泵（10），调节压力阀（12）使高压雾化泵（10）转速稳定，高压雾化泵（10）将抽吸的待测液体雾化后，通过高压管（13）送入雾化喷头（5），并喷入壳体（24）内；调节外光路使激光通过进光孔（1）聚焦到壳体（24）内，调节聚焦透镜的位置，使激光焦点位于距测光管（23）在壳体（24）内一端管口1～2mm的位置，利用聚焦透镜将等离子体发出的光通过测光管（23）成像到光谱仪的光纤头上，测量等离子光谱，观察光谱信号的强度和稳定性，若光谱信号较弱或稳定性较差，调节压力阀（12）增加压力，使雾化喷头（5）喷出的雾化颗粒变小直到观测到激光焦点稳定为止，然后打开气液两用泵（9），抽出壳体（24）底部的液体，高压雾化泵（10）送出的液体经过压力阀（12）时，多余的液体从压力阀（12）溢流，并通过第四连接管（17）送回待测液体中，测量完成后，先关闭高压雾化泵（10），气液两用泵（9）将壳体（24）内的残留液体抽出，直到壳体（24）不再有残留液体时关闭气液两用泵（9）；用于烟气体中元素的测量时：通过第三连接管（16）连接气液两用泵（9）的出口与进气口（3），将第一连接管（14）的一端与气液两用泵（9）的进口相连接，第一连接管（14）的另一端连接被测气体；若需进行大气中污染重金属的在线测量，则将第一连接管（14）的另一端直接伸入大气环境中；调节外光路，用聚焦透镜将激光聚焦于进光孔（1），调节光谱检测装置与聚焦透镜之间的距离，使激光焦点击穿空气的位置刚好位于测光孔（2）处；开启气液两用泵（9），调节其转速，气液两用泵（9）吸取被测气体，经第三连接管（16）由进气口（3）送入壳体（24）内，调节气液两用泵（9）转速，使被测气体充满壳体（24）后，将处于被测气体中的第一连接管（14）的一端与气液回流管（21）相连接，调节无级变速盒（11），使壳体（24）内的气体形成稳定流动；然后调节外光路使激光通过进光孔（1）聚焦到壳体（24）内，调节聚焦透镜的位置，使激光焦点位于距测光管（23）在壳体（24）内一端管口1～2mm的位置，利用聚焦透镜将等离子体发出的光通过测光管（23）成像到光谱仪的光纤头上，测量等离子光谱，测量完成后，通过气液两用泵（9）将壳体（24）内的气体抽出，用高纯氮气充满壳体（24），封闭进气口（3）和气液回流管（21）与壳体（24）外部相通的一端，以备下次使用。

9.如权利要求7所述的检测方法，其特征在于，等离子体发光的测量沿着激光入射方向或者与激光入射方向成90^o；外光路通过石英透镜耦合到测光孔（2）或者根据需要配合光纤进行远距离测量，光纤与测光孔（2）之间用石英透镜耦合。

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