留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

基于远场光学的高分辨率激光探针系统研究

郑重 吕瑶 李文成

郑重, 吕瑶, 李文成. 基于远场光学的高分辨率激光探针系统研究[J]. 红外与激光工程, 2017, 46(10): 1006003-1006003(7). doi: 10.3788/IRLA201761.1006003
引用本文: 郑重, 吕瑶, 李文成. 基于远场光学的高分辨率激光探针系统研究[J]. 红外与激光工程, 2017, 46(10): 1006003-1006003(7). doi: 10.3788/IRLA201761.1006003
Zheng Zhong, Lv Yao, Li Wencheng. High-resolution LIBS system based on far-field optics[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(10): 1006003-1006003(7). doi: 10.3788/IRLA201761.1006003
Citation: Zheng Zhong, Lv Yao, Li Wencheng. High-resolution LIBS system based on far-field optics[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(10): 1006003-1006003(7). doi: 10.3788/IRLA201761.1006003

基于远场光学的高分辨率激光探针系统研究

doi: 10.3788/IRLA201761.1006003
基金项目: 

国家重大科学仪器设备开发专项(2011YQ160017)

详细信息
    作者简介:

    郑重(1989-),男,助理工程师,硕士,主要从事激光诱导击穿光谱、光学系统设计、光电测量等方面的研究。Email:zhengzhong24@yeah.net

  • 中图分类号: O433.4;O435.1

High-resolution LIBS system based on far-field optics

  • 摘要: 鉴于激光探针分辨率低的问题,提出基于远场光学技术对激光探针仪的光学系统进行改进和设计,实现了高分辨率激光探针仪的研制。研究了基于远场光学的激光探针仪的极限分辨率,采用数值孔径为0.4的反射式聚焦物镜对波长为532 nm的脉冲激光束进行聚焦,在合适能量条件下,烧蚀Al和Fe纯样表面获得的极限分辨率分别为2.26 m和1.87 m,在此极限分辨率下利用同轴光谱采集系统且能够采集到3倍于背景噪声强度的Al和Fe元素的光谱信号;设计并实现了带同轴照明的同轴共焦成像系统,视场放大率达24.7倍,采用的同轴照明系统能够有效提高摄取图像的锐度和清晰度,获得的图像分辨率不低于228 lines/mm;发明了一种带指示光的同轴光谱采集系统,能够将同轴光谱采集器与等离子体的对准误差控制在10 m以内,通过二维扫描装置,实现对等离子体表面79的矩形点阵列进行精确光谱采集,获得了等离子体原子光谱强度的空间分辨图像。
  • [1] Chen Jinzhong, Bai Jinning, Song Guangju, et al. Determination of Cr and Pb in soil by laser-induced breakdown spectroscopy[J]. Infrared and Laser Engineering, 2013, 42(4):947-950. (in Chinese)陈金忠, 白津宁, 宋广聚, 等. 激光诱导击穿光谱技术测定土壤中元素Cr和Pb[J]. 红外与激光工程, 2013, 42(4):947-950.
    [2] Guo Y M, Guo L B, Li J M, et al. Research progress in Asia on methods of processing laser-induced breakdown spectroscopy data[J]. Frontiers of Physics, 2016, 11(5):137-149.
    [3] Chen Shihe, Lu Jidong, Dong Xuan, et al. Study on properties of laser-induced coal particle flow plasma with different laser parameters[J]. Infrared and Laser Engineering, 2014, 43(1):113-118. (in Chinese)陈世和, 陆继东, 董璇,等. 不同激光参数下煤粉颗粒流等离子体特性分析[J]. 红外与激光工程, 2014, 43(1):113-118.
    [4] Zhao Xiaoxia, Luo Wenfeng, Wang Hongying, et al. Quantitative analysis of the element iron in aluminum alloy using LIBS[J]. Infrared and Laser Engineering, 2015, 44(1):96-101. (in Chinese)赵小侠, 罗文峰, 王红英, 等. 基于LIBS技术铝合金中铁元素的定量分析[J]. 红外与激光工程, 2015, 44(1):96-101.
    [5] Noll R, Bette H, Brysch A, et al. Laser-induced breakdown spectrometry applications for production control and quality assurance in the steel industry[J]. Spectrochimica Acta Part B Atomic Spectroscopy, 2001, 56(6):637-649.
    [6] Daz D. Laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS) for detection of ammonium nitrate in soils[C]//SPIE Defense, Security, and Sensing. International Society for Optics and Photonics, 2009.
    [7] Multari R A, Cremers D A, Dupre J M, et al. The use of laser-induced breakdown spectroscopy for distinguishing between bacterial pathogen species and strains[J]. Applied Spectroscopy, 2010, 64(7):750-759.
    [8] Sunku S, Gundawar M K, Rao S V. Laser induced breakdown spectroscopy for classification of high energy materials using elemental intensity ratios[J]. Defence Science Journal, 2014, 64(4):332-338.
    [9] Knight A K, Scherbarth N L, Cremers D A, et al. Characterization of laser-induced breakdown spectroscopy(LIBS) for application to space exploration[J]. Applied Spectroscopy, 2000, 54(3):331-340.
    [10] Geertsen C, Lacour J L, Mauchien P, et al. Evaluation of laser ablation optical emission spectrometry for microanalysis in aluminium samples[J]. Spectrochim Acta B, 1996, 51(11):1403-1416.
    [11] Menut D, Fichet P, Lacour J L, et al. Micro-laser-induced breakdown spectroscopy technique:a powerful method for performing quantitative surface mapping on conductive and nonconductive samples[J]. Appl Optics, 2003, 42(30):6063-6071.
    [12] Piscitelli V, Gonzalez J, Mao X L, et al. Micro-crater laser induced breakdown spectroscopy-an analytical approach in metals samples[C]//AIP Conference Proceedings, 2008:1166-1171.
    [13] Heitz J. LIBS micro-analysis of solid aluminum samples by use of optical fibers as light guide[C]//SPIE, 2006, 6346:634626-1-8.
    [14] Hung T Y, Su C S. Fused-silica focusing lens for deep UV laser processing[J]. Appl Optics, 1992, 31(22):4397-4404.
  • [1] 杨馥, 陈文豪, 陆彦宇, 贺岩.  高光谱分辨率的海洋碳颗粒剖面探测系统仿真 . 红外与激光工程, 2023, 52(5): 20220715-1-20220715-9. doi: 10.3788/IRLA20220715
    [2] 苏朋.  365 nm光刻照明系统中变焦系统的设计及公差分析 . 红外与激光工程, 2022, 51(7): 20210524-1-20210524-5. doi: 10.3788/IRLA20210524
    [3] 吴欣, 戴聪明, 武鹏飞, 唐超礼, 赵凤美, 魏合理.  机载大气红外高分辨率光谱的信息量分析 . 红外与激光工程, 2019, 48(11): 1104004-1104004(9). doi: 10.3788/IRLA201948.1104004
    [4] 刘永峰, 王年, 王峰, 李从利, 刘晓, 徐国明.  基于谱间相似性的高光谱图像稀疏超分辨率算法 . 红外与激光工程, 2019, 48(S1): 181-192. doi: 10.3788/IRLA201948.S128003
    [5] 申远, 于磊, 陈素娟, 沈威, 陈结祥, 薛辉.  高分辨率近红外成像光谱仪光学系统 . 红外与激光工程, 2019, 48(8): 814005-0814005(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0814005
    [6] 张天一, 侯永辉, 徐腾, 姜海娇, 新其其格, 朱永田.  LAMOST高分辨率光谱仪杂散光分析 . 红外与激光工程, 2019, 48(1): 117003-0117003(8). doi: 10.3788/IRLA201948.0117003
    [7] 邓强, 李升辉.  高分辨率像方远心连续变焦投影镜头的设计 . 红外与激光工程, 2019, 48(11): 1114005-1114005(8). doi: 10.3788/IRLA201948.1114005
    [8] 董俊发, 刘继桥, 朱小磊, 毕德仓, 竹孝鹏, 陈卫标.  星载高光谱分辨率激光雷达的高光谱探测分光比优化分析 . 红外与激光工程, 2019, 48(S2): 1-6. doi: 10.3788/IRLA201948.S205001
    [9] 余骁, 闵敏, 张兴赢, 孟晓阳, 邓小波.  典型滤波器对星载高光谱分辨率激光雷达532 nm通道回波信号的影响 . 红外与激光工程, 2018, 47(12): 1230008-1230008(10). doi: 10.3788/IRLA201847.1230008
    [10] 刘秉义, 庄全风, 秦胜光, 吴松华, 刘金涛.  基于高光谱分辨率激光雷达的气溶胶分类方法研究 . 红外与激光工程, 2017, 46(4): 411001-0411001(13). doi: 10.3788/IRLA201746.0411001
    [11] 史朝龙, 孙红胜, 王加朋, 孙广尉, 吴柯萱.  光谱可调谐式高分辨率光学载荷校准技术 . 红外与激光工程, 2016, 45(11): 1117007-1117007(6). doi: 10.3788/IRLA201645.1117007
    [12] 赵明, 谢晨波, 钟志庆, 王邦新, 王珍珠, 尚震, 谭敏, 刘东, 王英俭.  高光谱分辨率激光雷达探测大气透过率 . 红外与激光工程, 2016, 45(S1): 76-80. doi: 10.3788/IRLA201645.S130002
    [13] 蓝锦龙, 顾铮先, 唐雄.  两类典型光纤型SPR传感器的理论模型比较 . 红外与激光工程, 2016, 45(9): 922001-0922001(7). doi: 10.3788/IRLA201645.0922001
    [14] 刘东, 杨甬英, 周雨迪, 黄寒璐, 成中涛, 罗敬, 张与鹏, 段绿林, 沈亦兵, 白剑, 汪凯巍.  大气遥感高光谱分辨率激光雷达研究进展 . 红外与激光工程, 2015, 44(9): 2535-2546.
    [15] 郑茹, 张国玉, 王凌云, 王浩君, 高越.  光谱型太阳辐射观测仪光学系统设计 . 红外与激光工程, 2015, 44(2): 583-589.
    [16] 赵培娥, 罗雄, 曹文勇, 赵彬, 冯立天, 李晓锋, 谭锦, 周鼎富.  应用Zoom FFT方法提高相干测风激光雷达频谱分辨率 . 红外与激光工程, 2014, 43(1): 98-102.
    [17] 姜博, 葛明锋, 刘敏, 王义坤, 王雨曦, 周潘伟, 亓洪兴.  面阵航空相机的图像稳定技术研究 . 红外与激光工程, 2014, 43(10): 3467-3473.
    [18] 潘雪涛, 高晓俭, 谷牧, 孟飞, 蔡建文.  接触线几何参数CCD交汇测量分辨率及精度分析 . 红外与激光工程, 2014, 43(11): 3627-3632.
    [19] 张洪文, 曹国华, 李延伟, 张建萍, 丁亚林.  三折式光学窗口对航空相机成像的影响 . 红外与激光工程, 2013, 42(6): 1623-1627.
    [20] 陈海云, 顾铮先, 陈鑫.  倾斜长周期光纤光栅薄膜传感器特性研究 . 红外与激光工程, 2013, 42(11): 3116-3121.
  • 加载中
计量
  • 文章访问数:  421
  • HTML全文浏览量:  75
  • PDF下载量:  57
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2017-02-10
  • 修回日期:  2017-03-20
  • 刊出日期:  2017-10-25

基于远场光学的高分辨率激光探针系统研究

doi: 10.3788/IRLA201761.1006003
    作者简介:

    郑重(1989-),男,助理工程师,硕士,主要从事激光诱导击穿光谱、光学系统设计、光电测量等方面的研究。Email:zhengzhong24@yeah.net

基金项目:

国家重大科学仪器设备开发专项(2011YQ160017)

  • 中图分类号: O433.4;O435.1

摘要: 鉴于激光探针分辨率低的问题,提出基于远场光学技术对激光探针仪的光学系统进行改进和设计,实现了高分辨率激光探针仪的研制。研究了基于远场光学的激光探针仪的极限分辨率,采用数值孔径为0.4的反射式聚焦物镜对波长为532 nm的脉冲激光束进行聚焦,在合适能量条件下,烧蚀Al和Fe纯样表面获得的极限分辨率分别为2.26 m和1.87 m,在此极限分辨率下利用同轴光谱采集系统且能够采集到3倍于背景噪声强度的Al和Fe元素的光谱信号;设计并实现了带同轴照明的同轴共焦成像系统,视场放大率达24.7倍,采用的同轴照明系统能够有效提高摄取图像的锐度和清晰度,获得的图像分辨率不低于228 lines/mm;发明了一种带指示光的同轴光谱采集系统,能够将同轴光谱采集器与等离子体的对准误差控制在10 m以内,通过二维扫描装置,实现对等离子体表面79的矩形点阵列进行精确光谱采集,获得了等离子体原子光谱强度的空间分辨图像。

English Abstract

参考文献 (14)

目录

    /

    返回文章
    返回