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TECHNOLOGIEGEBIET
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Die vorliegende Offenbarung betrifft das technische Gebiet des photoelektrischen zerstörungsfreien Testens, insbesondere ein Scanning-Typ-Laser-induziertes Spektraloberflächenbereichsanalyse- und -detektionssystem.
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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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Die LIPS (Laser Induced Plasma Spectroscopy)-Detektionstechnik ist eine Analysetechnik, die ein Material mit Impulslasern abträgt, um ein Plasma zu generieren und die Zusammensetzung des Materials mit Plasmaemissionsspektrum qualitativ oder quantitativ zu untersuchen. Sie besitzt die Vorteile eines großen Anwendungsbereichs, einer hohen Analysegeschwindigkeit, einer kleinen Messzerstörung, einer abgesetzten kontaktfreien Messung und Echtzeitdetektion. Die Laser Induced Plasma Spectroscopy ist eine quantitative Analysetechnik auf Basis des Emissionsspektrums, das durch die Interaktion von Laser und Material erzeugt wird, das während der Messung nur einige wenige Mikrogramm erfordert und eine zerstörungsfreie Messung und die Elementaranalyse von Material mit einem beliebigen physischen Zustand ohne Probenvorbehandlung liefern kann. Die Laser Induced Plasma Spectroscopy kann die Elemente in dem Material quantitativ durch Kalibrierung analysieren, und die Detektionsgrenze und die Präzision können die Anwendungsanforderungen vollständig erfüllen.
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Viele Patente auf Basis der Elementaranalyse mit laserinduzierter Technologie sind eingereicht worden; die meisten der Patente sind aber hauptsächlich Anwendungsschemata und -verfahren, die auf die Detektionen von unterschiedlichen Anwendungsfeldern angewendet werden. Beispielsweise schützt das Patent mit einer Anmeldungsnummer von 201510566291.5 ein Identifikationsverfahren für Reisvarietäten auf Basis eines Laser-Emissionsspektrums; das Patent mit einer Anmeldungsnummer von 201110360773.7 schützt ein Online-Detektionssystem, das den Laser verwendet, um sich auf der Oberfläche des geschmolzenen Stahls zu bündeln, um die Zusammensetzungen davon durch Analysieren des Spektrums des erregten Plasmas zu erhalten. Außerdem gibt es einige Patente der laserinduzierten Detektionstechnologie, die die Signalverstärkung und -verbesserung für die laserinduzierte Technologie bereitstellt. Beispielsweise stellt das Patent mit einer Anmeldungsnummer von 201510073090.1 ein Analysesystem und -verfahren für ein zweidimensionales energiebezogenes Laser-Emissionsspektrum bereit, das die Spektralcharakteristika deutlicher analysieren und die Detektionsfähigkeiten und die Wiederholung von herkömmlichen laserinduzierten Zerfallsspektralverfahren verbessern kann. Das Erfindungspatent mit einer Anmeldungsnummer von 201480041306 offenbart ein Elementarzusammensetzungsanalyseverfahren unter Verwendung eines Doppellaser-induzierten Zerfallsspektrometers.
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Das Weitbereichs-Rastersammeln ist von großem Wert für die dynamische Detektion und das Verbessern der Detektionseffizienz. Was existierende Laser-Emissionsspektrums-Detektionslösungen betrifft, so sind sie alle mit Schwierigkeiten verbunden beim Bereitstellen einer zweckmäßigen Weitbereichs-Rastersammlung von Proben. Beispielsweise verwirklichen die Patente mit den Anmeldungsnummern von 201180054843.4 und 201220330846.8 die Laser-Emissionsspektrums-Analyse durch die Bündelungen von mehreren Reflektoren und Linsen, können aber nur in der Laserachsenrichtung fokussieren und können das Abtasten einer laserinduzierten Detektion nicht verwirklichen.
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Außerdem erfordern die meisten existierenden Patente eine bidirektionale spektroskopische dichroitische Optik (wie etwa dichroitische Spiegel), das heißt, eine Einrichtung, die zum Übertragen des Lichts mit spezifischen Wellenlängen und Reflektieren des Lichts mit anderen spezifischen Wellenlängen gemäß verschiedenen Wellenlängen des Lichts verwendet wird. Beispielsweise schützt das Patent mit einer Anmeldungsnummer von 201310610554.9 einen tragbaren Laser-Emissionsspektrums-Analysierer und ein entsprechendes Verfahren. Der Analysierer enthält einen dichroitischen Spiegel zum Übertragen des erregenden Lasers (der normalerweise das starke Lasersignal mit einer Spektralbreite kleiner als 1 Nanometer sein soll) und Sammeln des Spektralsignals (das normalerweise das Signal mit einem großen Spektrum und ein niedrig energetisches Signal im Bereich von hunderten von Nanometern sein soll), um aufzuteilen. Während auf dem Gebiet der optischen Verarbeitung das Verarbeiten der dichroitischen Optik schwierig ist und das Reflexionsvermögen gering ist beim Reflektieren in einem großen Spektralbereich von hunderten von Nanometern und der Schadenschwellwert von Elementen um das 5- bis 10-Fache niedriger ist als der der ausgereiften Einzel-Wellenlängen-Technik, die den wichtigen Index wir etwa Energie von induziertem Laser, Signal-Rausch-Verhältnis von Entwicklungsgeräten und Stabilität und so weiter begrenzt. Beispielsweise besitzt ein typisches Element, das von 200 bis 800 nm anti-reflektierend ist, und mit einem hohen Reflexionsgrad um eine Wellenlänge um 1064 nm einen typischen Schadenschwellwert von 200-300 MW/cm2 für einen typischen induzierten Laserimpuls mit einer Impulsbreite von 10 ns und einer Wiederholfrequenz von 10 Hz, was über 500 MW/cm2 schwer zu erreichen ist. Die Beschichtungstechnologie der existierenden hochreflektierenden Einrichtungen mit einer Wellenlänge um 1064 Nanometer ist jedoch sehr ausgereift, der Schadenschwellwert kann bis über 2 GW/cm2 reichen. Somit wird die Energie eines induzierten Lasers des Systems auf innerhalb von einigen dutzenden von Milli-Joule begrenzt, so dass das optische Element leicht beschädigt werden kann. Dabei ist das Element, das von t 200 bis 800 nm anti-reflektierend ist, und einen hohen Reflexionsgrad bei einer Wellenlänge um 1064 nm hat, sehr schwierig zu beschichten und hat einen schlechten Effekt. Beispielsweise beträgt das restliche Reflexionsvermögen des Elements, das zwischen 200 bis 800 nm anti-reflektierend ist und einen hohen Reflexionsgrad bei einer Wellenlänge um 1064 nm hat, ist anti-reflektierend von 200 bis 800 nm mit 0,5-1,0%, was das 10- bis 20-fache der von herkömmlichen Antireflexfilmen mit einem schmalen Spektralbereich ist, deren restliches Reflexionsvermögen 0,05% beträgt.
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KURZE DARSTELLUNG
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Angesichts des oben Gesagten besteht die Aufgabe der vorliegenden Offenbarung in der Bereitstellung eines Scanning-Typ-Laser-induzierten Spektraloberflächenbereichsanalyse- und -detektionssystems, das die Spektralsammlung eines großen Bereichs von mehreren hunderten Nanometern auf einer gleichen optischen Achse bereitstellt und eine energiereiche Laserinduktion auf dem Joule-Niveau mit einer Effizienz über 90% hervorbringt.
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Für die obigen Zwecke umfasst das durch die Offenbarung bereitgestellte Scanning-Typ-Laser-induzierte Spektraloberflächenbereichsanalyse- und -detektionssystem: eine fokussierende optische Einrichtung, einen Reflektor, eine Lichtsammeleinrichtung und einen Laseremittierkopf; wobei der Laseremittierkopf mit einer externen laserinduzierenden Lichtquelle verbunden ist, wobei die externe laserinduzierende Lichtquelle durch den Laseremittierkopf emittierte Laser generiert, um laserinduziertes Plasma zu generieren; die fokussierende optische Einrichtung bündelt durch den Laseremittierkopf emittierte induktionserregte Laserstrahlen auf eine Oberfläche einer getesteten Probe; der Reflektor sammelt im großen Spektralbereich induzierte plasmagestreute Lichtsignale der getesteten Probe und bündelt die Signale in die Lichtsammeleinrichtung, die Lichtsammeleinrichtung bündelt induziertes plasmagestreutes Licht in eine optische Faser und überträgt das induzierte plasmagestreute Licht zu einem externen Spektrographen, der ein durch das Plasma gebildetes Spektrum unterteilt, um Spektralstärkedaten von unterschiedlichen Wellenlängen zu erhalten.
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Bei einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung umfasst das System weiterhin eine Laserabtasteinrichtung, wobei die Laserabtasteinrichtung und die fokussierende optische Einrichtung die induktionserregten Laserstrahlen auf die Oberfläche der getesteten Probe bündelt.
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Die Laserabtasteinrichtung umfasst einen Laserreflektor und einen Laserabtastcontroller, der Laserreflektor reflektiert induzierte Laser und verläuft koaxial mit der fokussierenden optischen Einrichtung; und der Laserabtastcontroller kontrolliert und steuert einen Ausrichtwinkel des Laserreflektors, um an verschiedenen Positionen von einfallenden induzierten Lasern zu bündeln.
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Bei einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ist die fokussierende optische Einrichtung eine Linse, die die induzierten Laser auf die getestete Probe bündelt; wobei die fokussierende optische Einrichtung eine einzelne Linse oder ein Linsensatz ist.
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Bei einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung umfasst die fokussierende optische Einrichtung weiterhin eine mittenperforierte Linse auf Basis des Umfassens der Linse oder des Linsensatzes; wobei die mittenperforierte Linse und die Linse oder der Linsensatz sequentiell angeordnet sind und die mittenperforierte Linse Laser induziert, um gesammeltes plasmagestreutes Licht auf die getestete Probe zu bündeln.
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Bei einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ist die mittenperforierte Linse eine einzelne Linse oder ein mittenperforierter Linsensatz.
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Bei einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung umfasst der Laseremittierkopf mindestens ein Stück einer sphärischen oder asphärischen Linse zum Verstellen eines Divergenzwinkels, einer Fackelgröße, einer Strahlungsrichtung und eines Polarisationszustands von von der laserinduzierenden Lichtquelle emittierten Lasern.
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Bei einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung umfasst das System einen kastenförmigen Körper, eine Linse, eine mittenperforierte Linse, einen Laserreflektor, einen Laserabtastcontroller, einen Reflektor, eine Lichtsammeleinrichtung und einen Laseremittierkopf, wobei eine getestete Probe ein Legierungsmetallblock ist, der eine komplexe Zusammensetzung besitzt.
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Der kastenförmige Körper ist ein rechtwinkliges Dreieck, ein der getesteten Probe entsprechendes Durchgangsloch ist an einem spitzwinkligen Ende des kastenförmigen Körpers ausgebildet und die Linse, die mittenperforierte Linse sind in Sequenz innerhalb des kastenförmigen Körpers am Ende angeordnet; zwei parallele Durchgangslöcher, die mit der Lichtsammeleinrichtung beziehungsweise dem Laseremittierkopf versehen sind, sind an dem anderen spitzwinkligen Ende des kastenförmigen Körpers ausgebildet; und der Laserabtastcontroller und der damit verbundene Laserreflektor sind an einem rechtwinkligen Ende des kastenförmigen Körpers vorgesehen, der Laserreflektor ist in einem Loch an dem Reflektor montiert, der an beiden Enden an Innenwänden von zwei rechtwinkligen Seiten des kastenförmigen Körpers fixiert ist.
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Bei einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung umfasst das System einen kastenförmigen Körper, eine fokussierende optische Einrichtung, einen Laserreflektor, einen Laserabtastcontroller, einen Reflektor, eine Lichtsammeleinrichtung und einen Laseremittierkopf; wobei die getestete Probe eine Lösung ist, die eine komplexe Zusammensetzung besitzt.
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Der kastenförmige Körper ist ein Polygon, der Laserabtastcontroller und der damit verbundene Laserreflektor sind an einem Endwinkel des kastenförmigen Körpers vorgesehen, der Laserreflektor ist in einem Loch an den Reflektor montiert, der an beiden Enden an zwei Endebenen des kastenförmigen Körpers fixiert ist; und die fokussierende optische Einrichtung ist an einer Endebene des kastenförmigen Körpers montiert, innerhalb der fokussierenden optischen Einrichtung sind die Linse, die mittenperforierte Linse in Sequenz angeordnet; während zwei parallele Durchgangslöcher, die mit der Lichtsammeleinrichtung beziehungsweise dem Laseremittierkopf vorgesehen sind, an der anderen Endebene des kastenförmigen Körpers ausgebildet sind.
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Bei einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung umfasst das System einen kastenförmigen Körper, eine fokussierende optische Einrichtung, einen Laserreflektor, einen Reflektor, eine Lichtsammeleinrichtung und einen Laseremittierkopf; die getestete Probe 9 ist eine kuchenförmige Bodenprobe, die durch Stanzen hergestellt wird, mit einer Spurenmenge an Schwermetallelementen.
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Der kastenförmige Körper ist ein Polygon, der Laserreflektor ist an einer Endebene des kastenförmigen Körpers vorgesehen und der Laserreflektor ist in einem Loch an dem Reflektor montiert, der an der Endebene des kastenförmigen Körpers fixiert ist; und die fokussierende optische Einrichtung ist an einer Endebene des kastenförmigen Körpers montiert, innerhalb der fokussierenden optischen Einrichtung sind die Linse und die mittenperforierte Linse in Sequenz angeordnet; während zwei parallele Durchgangslöcher, die mit der Lichtsammeleinrichtung beziehungsweise dem Laseremittierkopf vorgesehen sind, an der anderen Endebene des kastenförmigen Körpers ausgebildet sind.
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Bei einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ist der Reflektor ein sphärischer Spiegel oder ein asphärischer Spiegel, der optisch an die Lichtsammeleinrichtung angepasst ist zum Bündeln von gesammelten in einem großen Spektralbereich induzierten plasmagestreuten Lichtsignalen der getesteten Probe in die Lichtsammeleinrichtung; der Laserreflektor ist mit einem dielektrischen Film oder einem Metallfilm plattiert, der verwendet wird, um eine hocheffiziente Reflexion eines induzierten Lasers einer spezifischen Wellenlänge zu erzielen.
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Aus dem Obigen ist ersichtlich, dass das durch die vorliegende Offenbarung bereitgestellte Scanning-Typ-Laser-induzierte Spektraloberflächenbereichsanalyse- und -detektionssystem eine hohe Energiebeladung besitzt und auch zum Bereitstellen einer Scanning-Typ-Laser-induzierten Plasmaspektraldetektion in einem großen Bereich verwendet werden kann. Die vorliegende Offenbarung kann eine Sammlung mit einer Effizienz von über 90% eines extrabreiten Spektralsignals innerhalb einer Wellenlänge von 20-1000 nm durch ein Abtastgalvanometer in Kombination mit einem Parabolreflektor bereitstellen; und es gibt keinen Brennpunkt während des Sammelns von Signalen und kein dichroitischer Spiegel wird benötigt. Deshalb ist das System beim Beschichten ausgereifter und zuverlässiger; was die Systemstruktur betrifft, kann das Strukturdesign mit kleinem Volumen und geringer Größe aufgrund der engen Anordnung der Komponenten bereitgestellt werden.
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Figurenliste
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- 1 ist ein Schemadiagramm des Scanning-Typ-Laser-induzierten Spektraloberflächenbereichsanalyse- und -detektionssystems in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
- 2 ist ein Realisierungsansatzdiagramm für die Scanning-Typ-Laser-induzierte Spektraloberflächenbereichsanalyse und -Detektion in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
- 3 ist ein Strukturdiagramm der Scanning-Typ-Laser-induzierten Spektraloberflächenbereichsanalyse- und -detektionseinrichtung in einer ersten Bezugsausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
- 4 ist ein Strukturdiagramm der Scanning-Typ-Laser-induzierten Spektraloberflächenbereichsanalyse- und -detektionseinrichtung in einer zweiten Bezugsausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
- 5 ist ein Strukturdiagramm der Scanning-Typ-Laser-induzierten Spektraloberflächenbereichsanalyse- und -detektionseinrichtung in einer dritten Bezugsausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Um die Aufgaben, technischen Lösungen und Vorteile der vorliegenden Offenbarung klar zu spezifizieren, wird die vorliegende Offenbarung im Folgenden unter Bezugnahme auf die spezifischen Ausführungsformen und beiliegenden Zeichnungen näher im Detail beschrieben.
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Als eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, wie in 1 gezeigt, die ein Strukturdiagramm des Scanning-Typ-Laser-induzierten Spektraloberflächenbereichsanalyse- und -detektionssystems in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist, umfasst das Scanning-Typ-Laser-induzierte Spektraloberflächenbereichsanalyse- und -detektionssystem: eine fokussierende optische Einrichtung 2, einen Reflektor 4, eine Lichtsammeleinrichtung 5 und einen Laseremittierkopf 6. Wobei der Laseremittierkopf 6 mit einer externen laserinduzierenden Lichtquelle verbunden ist, generiert die externe laserinduzierende Lichtquelle durch den Laseremittierkopf 6 emittierte Laser, um die Generierung eines laserinduzierten Plasmas zu verwirklichen. Die fokussierende optische Einrichtung 2 bündelt durch den Laseremittierkopf 6 emittierte induktionserregte Laserstrahlen auf eine Oberfläche einer getesteten Probe 9. Dann sammelt der Reflektor 4 im großen Spektralbereich induzierte plasmagestreute Lichtsignale der geprüften Probe 9 und bündelt die Signale in die Lichtsammeleinrichtung 5. Die Lichtsammeleinrichtung 5 bündelt induziertes plasmagestreutes Licht in eine optische Faser und überträgt das induzierte plasmagestreute Licht zu einem externen Spektrographen, und der externe Spektrograph unterteilt ein durch das Plasma gebildete Spektrum, um Spektralstärkedaten von verschiedenen Wellenlängen zu erhalten.
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Bevorzugt kann das Scanning-Typ-Laser-induzierte Spektraloberflächenbereichsanalyse- und -detektionssystem weiterhin eine Laserabtasteinrichtung umfassen, wobei die Laserabtasteinrichtung und die fokussierende optische Einrichtung 2 die induktionserregten Laserstrahlen auf die Oberfläche der geprüften Probe 9 bündeln. Die Laserabtasteinrichtung umfasst einen Laserreflektor 31 und einen Laserabtastcontroller 32. Wobei der Laserreflektor 31 induzierte Laser reflektiert und koaxial mit der fokussierenden optischen Einrichtung 2 verläuft. Dabei kann der Laserabtastcontroller 32 den Ausrichtwinkel des Laserreflektors 31 präzise kontrollieren und steuern, um die Konvergenz an verschiedenen Positionen von einfallenden induzierten Lasern bereitzustellen. Das heißt, durch die Abtastkontrolle des Laserabtastcontrollers 32 kann das Scannen über einen großen Bereich bereitgestellt werden, um die Scanning-Typ-Laserinduzierte Spektralanalyse zu verwirklichen.
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Bevorzugt ist der Laserreflektor 31 mit einem dielektrischen Film oder einem Metallfilm plattiert, der verwendet wird, um die hocheffiziente Reflexion eines induzierten Lasers einer spezifischen Wellenlänge zu erzielen. Es muss auch angemerkt werden, dass der Laserreflektor 31 ein planer Spiegel sein kann, und es reicht aus, nur hocheffiziente Reflexion bereitzustellen. Natürlich kann der Laserreflektor 31 auch ein sphärischer oder ein asphärischer konkaver Spiegel sein, was die Konvergenz von induzierten Lasern bereitstellt, während die hocheffiziente Reflexion erzielt wird.
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Bei einer Ausführungsform umfassen die Abtastarbeitsmodi der Laserabtasteinrichtung das Abtasten eines spezifischen Bereichs innerhalb eines gewissen Abschnitts senkrecht zur optischen Achse des Laserreflektors 31 in einer gewissen Distanz oder das Abtasten innerhalb eines Bereichs entlang der optischen Achse in einer spezifischen Distanz. Beim Umsetzen der Arbeitsmodi des Oberflächenscannens ist der Arbeitsplan des Abtastens in 2 gezeigt, der Laserreflektor 31 wird durch den Laserabtastcontroller 32 gesteuert, um eine sich wiederholende induzierte Erregung auf Zickzackweise über einen Oberflächenbereich zu verwirklichen und um eine Laserinduktionsdetektion in mehreren kreisförmigen Bereichen zu verwirklichen. Durch die Analyseergebnissedatensuperposition jeder Punktinduktionsdetektion durch einen mit dem externen Spektrographen verbundenen externen Spektraldetektor kann die Laserinduktionsdetektion der Materialzusammensetzung innerhalb eines Oberflächenbereichs bereitgestellt werden und Oberflächenverteilungsbilder werden mit einem externen Spektraldatenanalysierer erhalten.
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Es muss angemerkt werden, dass die geprüfte Probe 9 eine feste, flüssige oder gasförmige Probe sein kann und es sich bei ihr um ein beliebiges Material handeln kann, das in der Lage ist, Plasma durch Lasererregung zu generieren und eine Spektralanalyse durchzuführen. Es kann sich auch um getestete Materialien unter den Bedingungen wie etwa in einer großen Distanz, in einem Vakuum, unter Wasser oder unter Hochdruck handeln.
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Bei einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann die fokussierende optische Einrichtung 2 eine Linse 21 sein, die das Bündeln von induzierten Lasern auf die getestete Probe 9 erzielt. Die Linse 21 kann eine Linse sein oder kann ein Linsensatz mit über 10 Linsen sein. Wenn die Linse 21 ein Linsensatz ist, können die Konvergenzcharakteristiken von induzierten Lasern auf der Materialoberfläche verstellt werden, indem die Linse 21 verstellt wird, die aus mehreren Linsen besteht, um verschiedene Konvergenzdistanzen zu verwirklichen. Bei einer Ausführungsform können die Räume zwischen den Linsen des Linsensatzes verstellt werden, um die Verstellung von Brennpositionen innerhalb eines Bereichs von 100 mm bis 1000 mm zu verwirklichen, das Verhältnis aus langem Radius und kurzem Radius eines elliptischen Bündelungsspots zu steuern; die Größe eines kreisförmigen Spotradius zu verstellen.
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Außerdem kann die fokussierende optische Einrichtung 2 weiterhin eine mittenperforierte Linse 22 auf Basis des Umfassens der Linse 21 umfassen. Die mittenperforierte Linse 22 und die Linse 21 sind sequentiell angeordnet, und die mittenperforierte Linse 22 kann ebenfalls Laser induzieren, um gesammeltes plasmagestreutes Licht auf die getestete Probe 9 zu bündeln. Bevorzugt kann die mittenperforierte Linse 22 eine Linse sein oder ein mittenperforierter Linsensatz mit bis zu 10 Linsen. Unter Berücksichtigung der Beugung kann der Durchmesser des kreisförmigen Lochs der mittenperforierten Linse 22 bevorzugt 2 mm bis 15 mm betragen, was geringfügig größer ist als der Durchmesser von den durchgeschickten Lasern. Wenn die mittenperforierte Linse 22 ein mittenperforierter Linsensatz ist, können die Konvergenzcharakteristika des plasmagestreuten Lichts verstellt werden, indem die mittenperforierte Linse 22 verstellt wird, die aus mehreren mittenperforierten Linsen besteht, um die Bündelung des plasmagestreuten Lichts in verschiedenen Distanzen zu verwirklichen.
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Als eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann der Reflektor 4 ein sphärischer Spiegel oder ein asphärischer Spiegel sein, der optisch auf die Lichtsammeleinrichtung 5 angepasst sein kann, um gesammelte in einem großen Spektralbereich induzierte plasmagestreute Lichtsignale der getesteten Probe 9 in die Lichtsammeleinrichtung 5 zu bündeln. Außerdem ist der Reflektor 4 mit einem Loch angeordnet oder besitzt Raum davor, um den Laserreflektor 31 zu platzieren, so dass die induzierten Laser, die durch den Laserreflektor 31 reflektiert werden, und das gesammelte Spektralsignallicht sich auf einer gleichen Achse befinden. Bevorzugt kann der Reflektor 4 eine hocheffiziente Reflexion durch Plattieren eines Metallfilms (wie etwa eines Aluminiumfilms), eines dielektrischen Films usw. bereitstellen. Bevorzugt muss der Reflektor 4 eine spektral hocheffiziente Reflexion innerhalb eines Bereichs von dutzenden bis hunderten nm bereitstellen, beispielsweise eine hocheffiziente Reflexion von etwa 93% innerhalb eines Bereichs von 200-1000 nm kann durch Plattieren von Aluminiumfilm bereitgestellt werden. Außerdem gibt es einen eingeschlossenen Winkel von 5° bis 170° zwischen dem einfallenden Signallicht des Reflektors 4 und dem gebündelten Signallicht, wie etwa 90° oder 30°.
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Als eine weitere Ausführungsform kann die Lichtsammeleinrichtung 5 ein durch einen Linsensatz gebildeter Faserkoppelkopf sein und kann die Aberration zum Bündeln des gesammelten induzierten plasmagestreuten Lichts in die optische Faser reduzieren und es dann zu einem externen Spektrographen übertragen. Bevorzugt kann die Lichtsammeleinrichtung 5 1 bis 10 Stücke von Linsenkombination enthalten. Außerdem unterteilt der externe Spektrograph das durch das Plasma gebildete Spektrum, um Spektralstärkedaten von verschiedenen Wellenlängen zu erhalten. Der externe Spektrograph kann ein herkömmlicher Spektrograph mit einer Gitterunterteilung sein, die das Sammeln von linearer Verteilung durch Lineararray-CCD, CMOS durchführt und eine Festpunktspektralsammlung durch die Lineararrays von Elementen wie etwa Photovervielfacherröhre usw. durchführt. Der externe Spektrograph kann auch ein Spektrograph mit zwei (zwei Dimensionen) oder mehr Unterteilungen sein und besitzt einen großen Spektralbereich und eine hohe Spektralauflösung, wie etwa ein Mittelleiter-Gitterspektrograph, er führt die Sammlung einer Linearverteilung durch Lineararray-CCD, CMOS durch oder führt eine Festpunkt-Spektralsammlung durch durch das Lineararray von Elementen wie etwa Photovervielfacherröhre usw.
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Weiterhin kann der externe Spektrograph mit einem Spektraldetektor verbunden sein zum Sammeln und Verarbeiten von unterteilten Lichtsignalen, um die Datenkurve von wellenlängenrelativer Stärke auszubilden. Bevorzugt kann der Spektraldetektor ein photoelektrisches eindimensionales Detektorelement sein, das Lichtsignale erfasst, wie etwa Photodiode (PD), Photovervielfacherröhre (PMT), Lawinenphotodiode (APD) usw. Es kann auch ein eindimensionales Detektorelement sein, das mit Pyroelektrizität erfasst, wie etwa ein Energiemesser, Leistungsmesser, Vier-Quadranten-Detektor usw. Es kann weiterhin ein EmCCD, ICCD, CCD, CMOS oder andere ladungsgekoppelte erfassende Detektorelemente sein. Der Spektraldetektor kann auch ein eindimensionales oder zweidimensionales detektierendes System sein, das aus den obigen Elementen oder den Arrays davon besteht. Der Spektraldetektor kooperiert mit dem Spektrographen, wenn der Spektrograph ein eindimensionales Gitterunterteilungssystem ist, ist der Spektraldetektor mit einer linearen Detektionsquelle versehen; wenn der Spektrograph ein zweidimensionales Gitterunterteilungssystem ist, ist der Spektraldetektor mit einer planaren Detektionsquelle versehen. Falls nur die Signale mit einer spezifischen Wellenlänge analysiert und verarbeitet werden sollen, kann der Spektraldetektor mit einer punktförmigen Detektionsquelle für das eindimensionale Gitterunterteilungssystem versehen sein; und der Spektraldetektor kann mit einer punktförmigen oder linearen Detektionsquelle für das zweidimensionale Gitterunterteilungssystem versehen sein.
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Bei einer anderen weiteren Ausführungsform kann der mit dem Spektraldetektor verbundene externe Spektraldatenanalysierer die Spektraldaten von wellenlängen relativer Stärke verarbeiten und berechnen und analysieren, um die Elementarzusammensetzung zu erhalten. Wenn das Scanning-Typ-Laser-induzierte Spektraloberflächenbereichsanalyse- und -detektionssystem eine Abtastfunktion durchführt, muss das Aufteilen von mehreren Daten erfolgen, um eine dreidimensionale Topographie eines spezifischen Elements auszubilden.
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Als weitere Ausführungsform kann der Laseremittierkopf 6 1 bis 10 Stücke von sphärischen, asphärischen Linsen enthalten zum Verstellen des Divergenzwinkels, der Fackelgröße und der Strahlungsrichtung, des Polarisationszustands der von der laserinduzierenden Lichtquelle emittierten Laser. Durch Verbinden der optischen Faser mit der laserinduzierenden Lichtquelle überträgt weiter die optische Faser induzierte Laser und führt eine Emission durch. Durch Bereitstellen eines lichtdurchlässigen Fensters können zudem die induzierten Laser direkt auf den Laserreflektor 31 abstrahlen, und dann kann das Bündeln der induzierten Laser auf die Oberfläche des detektierten Materials durch die fokussierende optische Einrichtung 2 verwirklicht werden, um das Plasma zu erregen.
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Bei der Ausführungsform kann die externe laserinduzierende Lichtquelle einer eines Halbleiterlasers, eines Festkörper- oder Gaslasers wie etwa eines Nd:YAG-Lasers sein. Es kann auch ein Halbleiterlaser sein, der durch Koppeln mit einer optischen Faser ausgibt, oder ein Kohlendioxidlaser, er kann weiterhin ein Laser sein, der als Impuls ausgibt, oder ein Laser, der kontinuierlich ausgibt. Es kann auch ein Laser sein, der 2 bis 100 Impulse mit einem verstellbaren Zeitintervall durch Stromquellen- oder optische Modulation ausgeben kann, um das Plasma auf der getesteten Probe 9 kontinuierlich zu erregen. Bei anderen Ausführungsformen ist die externe laserinduzierende Lichtquelle durch 2 bis 5 Laser kombiniert, die durch eine gleichförmige Timing-Steuereinrichtung gesteuert werden und Plasma auf der Materialoberfläche gemäß einem voreingestellten Zeitintervall erregen. Der Erregungseffekt des Plasmas kann verwendet werden, indem Mehrwellenlängen-Laser simultan oder von verschiedenen Lichtquellen ausgegeben werden, gemäß Erregungsanforderungen des Plasmas.
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In einer ersten Bezugsausführungsform der vorliegenden Offenbarung umfasst ein laserinduziertes Spektraloberflächenbereichsanalyse- und -detektionssystem, das in einer koaxialen Ebene abtasten kann, wie etwa die in 3 gezeigte hocheffiziente koaxiale Scanning-Laser-induzierte Spektroskopieeinrichtung, einen kastenförmigen Körper 1, eine Linse 21, eine mittenperforierte Linse 22, einen Laserreflektor 31, einen Laserabtastcontroller 32, einen Reflektor 4, eine Lichtsammeleinrichtung 5 und einen Laseremittierkopf 6, wobei eine getestete Probe 9 ein Legierungsmetallblock ist, der eine komplexe Zusammensetzung besitzt. Dabei ist der kastenförmige Körper 1 ein rechtwinkliges Dreieck, ein Durchgangsloch entsprechend der getesteten Probe 9 ist an einem spitzwinkligen Ende des kastenförmigen Körpers 1 ausgebilet, und die Linse 21, die mittenperforierte Linse 22 sind in Sequenz innerhalb des kastenförmigen Körpers an diesem Ende angeordnet. Zwei parallele Durchgangslöcher, die mit der Lichtsammeleinrichtung 5 beziehungsweise dem Laseremittierkopf 6 versehen sind, sind am anderen spitzwinkligen Ende des kastenförmigen Körpers 1 ausgebildet. Dabei sind der Laserabtastcontroller 32 und der damit verbundene Laserreflektor 31 am rechtwinkligen Ende des kastenförmigen Körpers 1 vorgesehen, der Laserreflektor 31 ist in einem Loch an den Reflektor 4 montiert, der an beiden Enden an den Innenwänden von zwei rechtwinkligen Seiten des kastenförmigen Körpers 1 fixiert ist.
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Bevorzugt besteht der kastenförmige Körper 1 aus Luftfahrtaluminium. Die Linse 21 ist eine bikonvexe sphärische Linse mit einem Durchmesser von 50 mm und ist mit einem Antireflexfilm mit einem großen Spektralbereich beschichtet. Die mittenperforierte Linse 22 hat einen Durchmesser von 50 mm und besitzt ein kreisförmiges Loch in der Mitte mit einem Durchmesser von 15 mm, die mittenperforierte Linse 22 besteht aus Quarzglas und ist mit einem Antireflexfilm mit einem großen Spektralbereich beschichtet. Der Laserreflektor 31 ist ein planarer Reflektor mit einem Durchmesser von 10 mm und ist in der Lage, eine hocheffiziente Reflexion über 99,5% um die Wellenlängen des einfallenden Lasers zu erzielen. Der Laserabtastcontroller 32 ist ein Abtastgalvanometer und in der Lage, sich innerhalb eines Bereichs von 0 bis 2° zu drehen, um eine Abtaststeuerung der Ausgangslaser zu verwirklichen. Der Reflektor 4 ist ein Parapolreflektor mit einer Parabolgröße von 70 mm x 200 mm und ist in der Lage, die einfallenden Laser um 90 Grad zu drehen und zu bündeln und Aberrationen selbst zu eliminieren; der Laserreflektor 31 wird in einem Loch mit einem Durchmesser von 12 mm auf der optischen Achse platziert. Die Lichtsammeleinrichtung 5 besteht aus zwei asphärischen Quarzlinsen, ist in der Lage, eine hocheffiziente Kopplung des Signallichts in einem Spektralbereich von 200 bis 800 nm zu erzielen, der externe Spektrograph ist ein Mittelleiter-Gitterspektrograph der Firma Andor. Der Laseremittierkopf 6 ist ein Optikfaser-Koppelkopf, der drei Linsen darinnen enthält, und die externe laserinduzierende Lichtquelle generiert einen induzierten Laser mit einer Impulsbreite von 10 ns, einer Mittenwellenlänge von 1064 nm, einer Wiederholfrequenz von 10 Hz und einer Energie von 200 mJ.
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Wenn die hocheffiziente koaxiale Scanning-Laser-induzierte Spektroskopieeinrichtung arbeitet, emittiert deshalb der durch die laserinduzierende Lichtquelle generierte Impulslaser durch den Laseremittierkopf 6, um den Divergenzwinkel zu komprimieren, so dass der Laser fast-paralleles Licht mit einem Divergenzwinkel von unter 0,5 mrad und einem Durchmesser von 6 mm wird. Der induzierte Laser wird durch den Laserreflektor 31 unter einem Einfallswinkel von 45° nach 90° Drehen reflektiert, der induzierte Laser wird von der Mitte der mittenperforierten Linse 22 emittiert und durch die Linse 21 auf die Materialoberfläche der geprüften Probe 9 gebündelt. Der Impulslaser induziert die Generierung von Plasma, und das erhaltene Streulicht wird durch die Linse 21 und die mittenperforierte Linse 22 geformt, um auf den Reflektor 4 projiziert zu werden. Der Reflektor 4 bündelt das projizierte Plasmasignallicht in die Lichtsammeleinrichtung 5. Das durch die Lichtsammeleinrichtung 5 erhaltene Signallicht wird durch den Spektrographen verarbeitet und zu einem ICCD-Detektor übertragen. Die Zusammensetzung der geprüften Probe 9 wird in Kombination mit einem Spektraldatenanalysierer analysiert.
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Dabei steuert der Laserabtastcontroller 32 während des Abtastens den Laserreflektor 31 an, sich in einer zweidimensionalen Richtung zu drehen, der maximale Drehwinkel beträgt 3°, so dass der induzierte Laser eine Brennfackel mit einem Durchmesser von 0,1 mm auf der Oberfläche des getesteten Materials besitzt. Und jeder Impuls, oder aufeinanderfolgende 10 Impulse erregen in einem kreisförmigen Bereich. Dann steuert der Laserabtastcontroller 32 den Laserreflektor 31, sich zu drehen, bis das Abtasten in einem 60 mm x 60 mm-Bereich gemäß dem schlangenartigen Arbeitsmodus, wie in 2 gezeigt, abgeschlossen ist. Schließlich verarbeitet der Spektraldatenanalysierer die Spektraldaten von wellenlängenrelativer Stärke, berechnet und analysiert, um die Elementarzusammensetzung zu erhalten, und superponiert und teilt die Daten jeder Messung auf, um eine dreidimensionale Topographie eines spezifischen Elements auszubilden.
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In einer zweiten Referenzausführungsform der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Scanning-Typ-Laser-induziertes Spektraloberflächenbereichsanalyse- und - detektionssystem, das hocheffizient ist und hohe Leistung hervorbringt und entlang einer optischen Achsenrichtung abtastet, wie etwa die in 4 gezeigte Scanning-Typ-Laser-induzierte Spektraloberflächenbereichsanalyse- unddetektionseinrichtung, einen kastenförmigen Körper 1, eine fokussierende optische Einrichtung 2, einen Laserreflektor 31, einen Laserabtastcontroller 32, einen Reflektor 4, eine Lichtabtasteinrichtung 5 und einen Laseremittierkopf 6. Dabei ist die getestete Probe 9 eine Lösung, die eine komplexe Zusammensetzung besitzt. Der kastenförmige Körper 1 ist ein Polygon, der Laserabtastcontroller 32 und der damit verbundene Laserreflektor 31 ist an einem Endwinkel des kastenförmigen Körpers 1 vorgesehen, der Laserreflektor 31 ist in einem Loch an dem Reflektor 4 montiert, der an beiden Enden an zwei Endebenen des kastenförmigen Körpers 1 fixiert ist. Dabei ist die fokussierende optische Einrichtung 2 an einer Endebene des kastenförmigen Körpers 1 montiert, innerhalb der fokussierenden optischen Einrichtung 2 sind die Linse 21, die mittenperforierte Linse 22 in Sequenz angeordnet. Während zwei parallele Durchgangslöcher, die mit der Lichtsammeleinrichtung 5 beziehungsweise dem Laseremittierkopf 6 vorgesehen sind, an der anderen Endebene des kastenförmigen Körpers 1 ausgebildet sind.
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Bevorzugt muss der Laseremittierkopf 6 nur den einfallenden induzierten Laser direkt auf den Laserreflektor 31 fokussieren. Deshalb kann der Laseremittierkopf 6 ein lichtdurchlässiges Fenster sein, das den einfallenden Laser direkt verwendet. Das heißt, der induzierte Laser kann den Laserreflektor 31 direkt durch das lichtdurchlässige Fenster des Laseremittierkopfs 6 bestrahlen.
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Bevorzugt besteht der kastenförmige Körper 1 aus Luftfahrtaluminium. Die fokussierende optische Einrichtung 2 umfasst die mittenperforierte Linse 22 und die Linse 21, die in Sequenz angeordnet sind, die mittenperforierte Linse 22 hat einen Durchmesser von 25 mm und besitzt ein kreisförmiges Loch in der Mitte mit einem Durchmesser von 6 mm, die mittenperforierte Linse 22 besteht aus Quarzglas und ist mit einem Antireflexfilm mit einem großen Spektralbereich beschichtet. Die Linse 21 ist eine bikonvexe sphärische Linse mit einem Durchmesser von 25 mm und ist mit einem Antireflexfilm mit einem großen Spektralbereich beschichtet. Die fokussierende optische Einrichtung 2 ist außerhalb des kastenförmigen Körpers 1 angeordnet und verwirklicht die manuelle Verstellung von verschiedenen Arbeitsdistanzen von dem kastenförmigen Körper 1 zu der getesteten Probe 9. Der Laserreflektor 31 ist ein planarer Reflektor mit einem Durchmesser von 10 mm und ist in der Lage, eine hocheffiziente Reflexion über 99,5% um die Wellenlängen des einfallenden Lasers zu erzielen. Der Laserabtastcontroller 32 ist ein Abtastgalvanometer und ist in der Lage, sich innerhalb eines Bereichs von 0 bis 2° zu drehen, um eine Abtastzeigerichtungssteuerung der Ausgabelaser zu verwirklichen. Der Reflektor 4 ist ein Parabolreflektor mit einer Parabolgröße von 70 mm x 200 mm und ist in der Lage, die einfallenden Laser um 90 Grad zu drehen und zu bündeln und Aberrationen selbst zu eliminieren. Dabei wird der Laserreflektor 31 in einem Loch mit einem Durchmesser von 12 mm auf der optischen Achse des Reflektors 4 platziert. Die Lichtsammeleinrichtung 5 besteht aus zwei asphärischen Quarzlinsen, ist zum hocheffizienten Koppeln des Signallichts in einem Spektralbereich von 200 nm bis 800 nm in der Lage, der externe Spektrograph ist ein Mittelleiter-Gitterspektrograph der Firma Andor. Außerdem generiert die laserinduzierende Lichtquelle einen induzierten Laser mit einer Impulsbreite von 8 ps, einer Mittenwellenlänge von 532 nm, einer Wiederholfrequenz von 10 Hz und einer einzelnen Impulsenergie von 200 µJ, der induzierte Laser beleuchtet den Laserreflektor 31 direkt.
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Wenn die Scanning-Typ-Laser-induzierte Spektraloberflächenbereichsanalyse- und - detektionseinrichtung arbeitet, emittiert deshalb der durch die laserinduzierende Lichtquelle generierte Impulslaser durch den Laseremittierkopf 6, um den Divergenzwinkel zu komprimieren, so dass der Laser fast-paralleles Licht mit einem Divergenzwinkel von unter 0,5 mrad und einem Durchmesser von 4 mm wird. Der induzierte Laser wird durch den Laserreflektor 31 unter einem Einfallswinkel von 45° nach 90° Drehen reflektiert, der induzierte Laser wird von der Mitte der mittenperforierten Linse 22 emittiert und durch die Linse 21 auf die Materialoberfläche der geprüften Probe 9 gebündelt, die sich über 1000 mm vor und zurückbewegen kann. Der Impulslaser induziert die Generierung von Plasma, und das erhaltene Streulicht wird durch die Linse 21 und die mittenperforierte Linse 22 geformt, um auf den Reflektor 4 projiziert zu werden. Der Reflektor 4 bündelt das projizierte Plasmasignallicht in die Lichtsammeleinrichtung 5. Das durch die Lichtsammeleinrichtung 5 erhaltene Signallicht wird durch den Spektrographen verarbeitet und zu einem ICCD-Detektor übertragen. Die Zusammensetzung der geprüften Probe 9 wird in Kombination mit einem Spektraldatenanalysierer analysiert. Durch manuelles Verstellen der Relativposition zwischen der mittenperforierten Linse 22 und der Linse 21 kann ein genaues Fokussieren des Lasers und eine genaue Detektion des Plasmasignallichts auf der Lichtsammeleinrichtung 5 verwirklicht werden.
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Bei einer dritten Bezugsausführungsform der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Scanning-Typ-Laser-induziertes Spektraloberflächenbereichsanalyse- und - detektionssystem, das hocheffizient ist und große Leistung hervorbringt, wie etwa die in 5 gezeigte Scanning-Typ-Laser-induzierte Spektraloberflächenbereichsanalyse- und -detektionseinrichtung, einen kastenförmigen Körper 1, eine fokussierende optische Einrichtung 2, einen Laserreflektor 31, einen Reflektor 4, eine Lichtsammeleinrichtung 5 und einen Laseremitterkopf 6. Die getestete Probe 9 ist eine kuchenförmige Bodenprobe, die angefertigt wird durch Stanzen, mit einer Spurenmenge an Schwermetallelementen. Dabei ist der kastenförmige Körper 1 ein Polygon, der Laserreflektor 31 ist an einer Endebene des kastenförmigen Körpers 1 vorgesehen, und der Laserreflektor 31 ist in ein Loch an den Reflektor 4 montiert, der an der Endebene des kastenförmigen Körpers 1 fixiert ist. Dabei ist die fokussierende optische Einrichtung 2 an einer Endebene des kastenförmigen Körpers 1 montiert, innerhalb der fokussierenden optischen Einrichtung 2 sind eine Linse 21 sind eine mittenperforierte Linse 22 in Sequenz angeordnet. Während zwei parallele Durchgangslöcher, die mit der Lichtsammeleinrichtung 5 beziehungsweise dem Laseremittierkopf 6 vorgesehen sind, an der anderen Endebene des kastenförmigen Körpers 1 ausgebildet sind. Bevorzugt wird der kastenförmige Körper 1 durch Spritzgießen mit offener Form hergestellt, um die Form- und Stabilitätsanforderungen zu erfüllen. Die fokussierende optische Einrichtung 2 ist eine Linse 21, und die Linse 21 besteht aus zwei plankonvexen sphärischen Linsen mit einem Durchmesser von 25 mm und ist mit einem Antireflexfilm mit einem großen Spektralbereich beschichtet. Die fokussierende optische Einrichtung 2 ist außerhalb des kastenförmigen Körpers 1 angeordnet und verwirklicht die Fixierung des Arbeitsabstands von dem kastenförmigen Körper 1 zu der getesteten Probe 9. Der Laserreflektor 31 ist ein konkaver Reflektor mit einem Durchmesser von 10 mm und ist durch Klebstoff an dem Reflektor 4 fixiert, er ist in der Lage, eine hocheffiziente Reflexion über 99,5% eines schmalen Spektralbereichs von 20 nm um die Wellenlänge des einfallenden Lasers zu erzielen. Der Reflektor 4 ist ein konkaver sphärischer Reflektor mit einem Durchmesser von 80 mm und besitzt ein Loch mit einem Durchmesser von 10,5 mm auf der Mittelachse, der Laserreflektor 31 ist an die Mitte des Lochs geklebt. In einem vereinfachten Chargendesignschema können der Laserreflektor 31 und der Reflektor 4 durch Spritzgießen, offenes Formen und Stanzen integral ausgebildet werden, und dann wird ein Laserreflektor 31 an eine angemessene Position des Reflektors 4 geklebt. Das in 5 gezeigte Schema ist, dass der konkave sphärische Reflektor ein Loch auf der Mittenachse besitzt, und der Laserreflektor 31 ist geklebt. Die Lichtsammeleinrichtung 5 besteht aus 1 asphärische Quarzlinse, ist in der Lage, ein hocheffizientes Koppeln des Signallichts in einem Spektralbereich von 200 bis 800 nm zu erzielen. Außerdem handelt es sich bei der laserinduzierenden Lichtquelle um von einem kleinen Halbleiterlaser emittierte Laser mit einer Mittenwellenlänge von 1,5 µm, einer Wiederholfrequenz von 5 Hz und einer einzelnen Impulsenergie von 100 mJ, der Laser wird durch das Koppeln der optischen Faser ausgegeben, und der induzierte Laser leuchtet direkt auf den Laserreflektor 31.
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Wenn die Scanning-Typ-Laser-induzierte Spektraloberflächenbereichsanalyse- und - detektionseinrichtung arbeitet, emittiert der durch die laserinduzierende Lichtquelle generierte Impulslaser durch den Laseremittierkopf 6, und der Durchmesser der Fackel, die auf den Laserreflektor 31 leuchtet, beträgt etwa 7 mm, der Einfallswinkel beträgt 15°, nach 30° des Drehens nach Reflexion, der Laser wird auf die Oberfläche des Materials über 600 mm durch den Laserreflektor 31 und die fokussierende optische Einrichtung 2 gebündelt. Der Impulslaser induziert die Generierung von Plasma, und das erhaltene Streulicht wird durch die fokussierende optische Einrichtung 2 gebündelt und auf den Reflektor 4 projiziert. Der Reflektor 4 bündelt das projizierte Plasmasignallicht in die Lichtsammeleinrichtung 5. Das durch die Lichtsammeleinrichtung 5 erhaltene Signallicht wird durch den Spektrographen verarbeitet und zu einem Photovervielfacher übertragen, der an einer spezifischen Position platziert ist. Die Zusammensetzung der getesteten Probe 9 wird in Kombination mit einem Spektraldatenanalysierer analysiert.
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Deshalb vermeidet das Scanning-Typ-Laser-induzierte Spektrumoberflächenbereichsanalyse- und -detektionssystem kreativ den Nachteil der Anfälligkeit der dichroitischen Optik in der koaxialen laserinduzierten spektraloptischen Übertragungs- und Empfangslösung; zudem kann der Abtastmodus verwirklicht werden und die Scanning-Typ-Laser-induzierte Plasmaspektraldetektion in einem großen Bereich kann durch das Abtastgalvanometer in Kombination mit einem entfokussierten Parabolreflektor bereitgestellt werden; und es gibt keinen Brennpunkt während der Signalsammlung, weshalb ein axiales Abtasten oder ein Flächenarrayabtasten bereitgestellt werden kann. Dabei können koaxiale Emission und Sammlung einen stabileren Abtastarbeitsmodus sicherstellen und können effektiv die Signalstärkeänderungen steuern, die durch die relativen Positionsänderungen verursacht werden; außerdem ist die optische Effizienz des Sammelns des Spektrumsignals hoch, da der Wellenlängenbereich des Lasers schmal ist und der Reflexionswinkel klein ist, kann der Laserreflektor eine Reflexionseffizienz über 99,5% bereitstellen; der Reflektor kann eine Reflexionseffizienz über 93% innerhalb eines Bereichs von 200-1000 nm durch aluminisierten Film bereitstellen, die theoretische Effizienz des neuen Systems liegt über 90%; eine hocheffektive Sammlung mit einer Effizienz über 90% des extrabreiten Spektralsignals innerhalb von hunderten von Nanometern Spektralbereich kann bereitgestellt werden; gleichzeitig kann wie bei der Systemstruktur das Strukturdesign mit kleinem Volumen und geringer Größe bereitgestellt werden aufgrund der engen Anordnung der Komponenten; deshalb besitzt das durch die Offenbarung beschriebene Scanning-Typ-Laser-induzierte Spektraloberflächenbereichsanalyse- und -detektionssystem eine stabile Struktur, hohe Zuverlässigkeit und ausgezeichneten praktischen Wert.
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Der Durchschnittsfachmann sollte verstehen: die Beschreibungen oben sind lediglich spezifische Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung und sollen die vorliegende Offenbarung nicht beschränken. Jede Modifikation, äquivalenter Ersatz, Verbesserungen und dergleichen, die innerhalb des Geistes und Prinzips der vorliegenden Offenbarung vorgenommen werden, sollten im Schutzbereich der vorliegenden Erfindung enthalten sein.
