申请/专利权人：中国科学院上海技术物理研究所

申请日：2022-07-11

公开（公告）日：2024-03-22

公开（公告）号：CN115295395B

主分类号：H01J49/16

分类号：H01J49/16;H01J49/26

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.22#授权;2022.11.22#实质审查的生效;2022.11.04#公开

摘要：本发明公开了一种基于LIBS和SLRI的电离源，该电离源由控制器、LIBS子系统、SLRI子系统、时序控制器、样品舱组成。本发明的有益效果是，电离源基于LIBS激光与二次激光共振电离SLRI，在实现LIBS一次电离时，可同步实现元素的组成和含量初步分析；基于第一次LIBS得出的元素对应的同位素原子能级先验知识，在二次共振电离时，可优先选择共振波长。四路SLRI的光路配置，实现紫外至红外的可调谐激光输出，可满足所有同位素位移和原子超精细结构的质谱测量要求。

主权项：1.一种基于LIBS和SLRI的电离源，由控制器1、LIBS子系统34、SLRI子系统39、时序控制器4、样品舱25组成；其特征在于：LIBS子系统34由LIBS激光器2、光谱仪36、光纤38、LIBS聚焦镜31、全反镜丙33、光纤耦合镜35组成，用以对样品26进行初级电离激发的同量，初步获取样品26的元素构成和含量；LIBS激光器2为半导体泵浦固体激光器，其发射的LIBS激光沿发射光轴32行进，经全反镜丙33反射后，转向至折反轴30，经LIBS聚焦镜31穿过上窗口29聚焦至样品舱25内的样品26上，产生的高温烧蚀剥离气化样品，并产生初级电离气团28；初级电离气团28中的等离子体冷却跃迁至低等级，辐射光沿主光轴37向上透过上窗口29，经光纤耦合镜35聚焦耦合进光纤38端面，然后传输进入光谱仪36，转化为LIBS光谱信号；SLRI子系统39由第一路OPO5、第一路超快泵浦激光器6、第二路超快泵浦激光器8、第二路OPO10、固体激光器12、比例分光片14、孪生染料激光器甲15、全反镜甲16、孪生染料激光器乙17、倍频模块18、全反镜乙19、双色片甲20、双色片乙21、双色片丙22、SLRI聚集透镜23组成；SLRI子系统39采用多路激光将LIBS子系统34电离样品26得到的初级电离气团28，进行选择性二次共振激发与电离；第一路超快泵浦激光器6和第二路超快泵浦激光器8为相同的固体激光器，它们发出的激光，分别沿第一电离光轴7、第二电离光轴9泵浦第一路OPO5和第二路OPO10；第一路OPO5在受泵浦后，保留信号光部分，为第一路SLRI激光，经双色片丙22反射后，沿主光轴37向上行进；第二路OPO10在受泵浦后，保留闲频光部分，为第二路SLRI激光，经双色片乙21反射后，沿主光轴37向上行进，再穿过双色片丙22后，与第一路SLRI激光汇合；固体激光器12发出的激光穿过比例分光片14，沿第三电离光轴11泵浦孪生染料激光器甲15，产生波长可调谐的可见近红波段的激光，为第三路SLRI激光，经双色片甲20反射后，沿主光轴37向上行进，再穿过双色片乙21与双色片丙22后，与第一二路SLRI激光汇合；固体激光器12发出的激光经比例分光片14、全反镜甲16反射后，沿第四电离光轴13泵浦孪生染料激光器乙17，产生的可调谐的可见近红外波段的激光经倍频模块18倍频后，产生紫外段可调谐激光，为第四路SLRI激光，经全反镜乙19反射后，沿主光轴37向上行进，再穿过双色片甲20、双色片乙21与双色片丙22后，与第一二三路SLRI激光汇合；四路SLRI的光路配置，实现紫外至红外的可调谐激光输出，可满足所有同位素位移和原子超精细结构的二次激光共振电离质谱测量；汇合后的四路SLRI激光经SLRI聚集透镜23、下窗口24后，聚焦于LIBS子系统34电离样品26得到的初级电离气团28，进行选择性二次共振激发与电离；样品舱25内有样品电极3，在样品电极3上装有样品26，样品电极3可以施加一定的直流偏压，与后端质谱系统进样电极之间形成直流电场，以吸引电离后的离子进入后端质谱系统分析；样品舱25有下窗口24和上窗口29，方便LIBS子系统34和SLRI子系统39发射的电离激光进入，以及LIBS诱导等离子辐射光穿出；时序控制器4用于开启并控制LIBS激光器2、光谱仪36、第一路超快泵浦激光器6、第二路超快泵浦激光器8、固体激光器12启动的时序关系；控制器1用于开启时序控制器4，接收光谱仪36的LIBS光谱数据进行分析；控制器1还用于调谐第一路OPO5、第二路OPO10、孪生染料激光器甲15、孪生染料激光器乙17的四路SLRI输出波长。

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百度查询： 中国科学院上海技术物理研究所 一种基于LIBS和SLRI的电离源

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