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原文传递一种激光诱导爆破和激光加热分解产物的检测分析系统

专利名称：	一种激光诱导爆破和激光加热分解产物的检测分析系统
摘要：	本发明公开了一种激光诱导爆破和激光加热分解产物的检测分析系统，属于气体检测技术领域。通过采用气体传感器模块阵列和LIBS击穿气体模块阵列两种技术进行对比检测，在爆炸或高温下样品产生气体产生物的过程中，将气体产生物的浓度检测、扩散速度、时间分辨性的扩散情况检测结合在一起。本发明系统采用真空法兰作为组件，能够实现高真空度下气体产物的研究，同时增加了实验装置的可组装特性，可以根据具体的实验需求改善实验装置，应用型更加广泛。本发明系统，能够直观的分析气体产物的扩散速度与扩散情况，更加适应包括爆炸研究在内的多行业实际需求。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	北京理工大学
发明人：	刘瑞斌;卢天琪;王宪双
专利状态：	有效
申请日期：	2019-03-08T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-31T00:00:00+0800
申请号：	CN201910175178.2
公开号：	CN109827950A
代理机构：	北京理工正阳知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	唐华
分类号：	G01N21/71(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	100081 北京市海淀区中关村南大街5号
主权项：	1.一种激光诱导爆破和激光加热分解产物的检测分析系统，其特征在于，包括：多功能样品室(1)、电动三维平移样品台(2)、真空法兰检测腔(3)、气体传感器阵列(4)、会聚透镜(5)、笼式半透半反镜组(6)、光纤光学收集模块(7)、LIBS击穿气体模块(8)、激光窗口(9)、气体压力表(10)、真空阀(11)、真空管(12)、红外连续激光器(13)、纳秒脉冲激光器(14)、分子泵(15)、多级宽光谱采集光谱仪(16)、延时触发器(17)、程序控制和数据处理显示系统(18)；其中，所述多功能样品室(1)，用于放置电动三维平移样品台(2)，并提供真空腔室；多功能样品室(1)的各个面均有法兰接口，顶部安装有激光窗口(9)；所述电动三维平移样品台(2)，用于放置样品并实现样品的三维位移；所述真空法兰检测腔(3)，用于形成气体通路，同时，为安装气体传感器阵列(4)和LIBS击穿气体模块(8)提供必要接口；所述气体传感器阵列(4)，用于检测扩散气体的成分、浓度和位置；所述会聚透镜(5)，用于将激光器发出的激光会聚到样品上，使样品被加热分解或诱导爆破；所述笼式半透半反镜组(6)，用于将激光器发射的激光分光为多路激光，抵达不同的检测位置；所述光纤光学收集模块(7)，用于收集样品产生的等离子体光谱；所述LIBS击穿气体模块(8)，用于通过气体产物的等离子体光谱检测扩散气体的成分、浓度和位置；所述激光窗口(9)，用于将激光透过多功能样品室(1)照射到样品上；所述气体压力表(10)，用于监测系统的压强与真空度；所述真空阀(11)，用于密闭多功能样品室(1)，使其保持当前真空度；所述真空管(12)用于系统在抽真空时传输气体；所述红外连续激光器(13)，用于对测试样品进行激光加热分解，产生气体产物；所述纳秒脉冲激光器(14)，用于对测试样品进行激光诱导爆破，产生气体产物；所述分子泵(15)，用于将系统抽真空，实现真空下的测试环境；所述多级宽光谱采集光谱仪(16)，用于对经激光诱导爆破、LIBS击穿气体模块(8)中产生的等离子体光谱进行分析；所述延时触发器(17)，用于控制采集光谱的延迟时间；所述程序控制和数据处理显示系统(18)，其作用包括：控制红外连续激光器(13)、纳秒脉冲激光器(14)、电动三维平移样品台(2)和多级宽光谱采集光谱仪(16)的开启和运行；控制延时触发器(17)的延迟时间设置；处理和显示气体传感器阵列(4)的输出信号；上述组成部件之间的连接关系为：红外连续激光器(13)、纳秒脉冲激光器(14)分别与程序控制和数据处理显示系统(18)相连；多级宽光谱采集光谱仪(16)与光纤光学收集模块(7)、延时触发器(17)、程序控制和数据处理显示系统(18)分别相连；多功能样品室(1)与真空法兰检测腔(3)相连；光纤光学收集模块(7)，其一端设有多个光纤收集端口，分别连接在真空法兰上，所述端口与多个LIBS击穿气体模块(8)一一对应；另一端为公共尾端，与多级宽光谱采集光谱仪(16)连接；电动三维平移样品台(2)放置于多功能样品室(1)之内，并与程序控制和数据处理显示系统(18)相连；真空法兰检测腔(3)与多功能样品室(1)、气体传感器阵列(4)、LIBS击穿气体模块(8)分别相连；气体传感器阵列(4)与程序控制和数据处理显示系统(18)相连；会聚透镜(5)与笼式半透半反镜组(6)相连；笼式半透半反镜组(6)与多功能样品室(1)、真空法兰检测腔(3)和会聚透镜(5)分别相连；激光窗口(9)与多功能样品室(1)相连，位于多功能样品室(1)的顶部；程序控制和数据处理显示系统(18)与红外连续激光器(13)、纳秒脉冲激光器(14)、多级宽光谱采集光谱仪(16)、延时触发器(17)以及气体传感器阵列(4)分别相连；分子泵(15)通过真空管(12)，与真空阀(11)、气体压力表(10)和多功能样品室(1)分别相连；气体压力表(10)与真空管(12)相连；真空阀(11)通过真空管(12)与多功能样品室(1)相连。 2.如权利要求1所述的一种激光诱导爆破和激光加热分解产物的检测分析系统，其特征在于，使用系统进行检测分析的方法如下：步骤一、将样品放置在电动三维平移样品台(2)上，关上激光窗口(9)，使整个系统处于密闭状态；步骤二、打开真空阀(11)，使真空管(12)形成通路；步骤三、开启分子泵(15)，抽出系统中的空气，降低系统真空度；步骤四、观察气体压力表，当达到需要的真空度时，关闭真空阀(11)和分子泵(15)，使系统保持当前真空度；步骤五、使用程序控制和数据处理显示系统(18)，控制红外连续激光器(13)、纳秒脉冲激光器(14)、多级宽光谱采集光谱仪(16)、延时触发器(17)以及气体传感器阵列(4)，使其均处于工作待机状态；步骤六、开启延时触发器(17)设定延迟时间，控制多级宽光谱采集光谱仪(16)在不同延迟下采集光谱；步骤七、根据检测需要，选择打开红外连续激光器(13)或纳秒脉冲激光器(14)；激光器发射的激光，通过笼式半透半反镜组(6)和会聚透镜(5)，经过激光窗口(9)后照射到样品上，使样品分解出气体产物；步骤八、气体产物逐渐向两侧的真空法兰检测腔(3)扩散，使用气体传感器阵列(4)和LIBS击穿气体模块(8)采集气体数据；步骤九、使用程序控制和数据处理显示系统(18)，对气体传感器阵列(4)和LIBS击穿气体模块(8)输出的数据进行分析处理。
所属类别：	发明专利