基于遠場光學的高分辨率激光探針儀研究.pdf

1、激光探針技術（Laser-induced Breakdown Spectroscopy，簡稱LIBS）是一種重要的成分檢測手段。當前，激光探針儀因受到光學衍射極限的限制，和現有的電子探針、能譜分析等技術相比，其分辨率往往較低。為了進一步提高激光探針技術的分辨率，本論文基于遠場光學技術對激光探針儀的光學系統(tǒng)進行改進和設計，內容涵蓋激光同軸聚焦、同軸監(jiān)測與照明、同軸指示與光譜采集等關鍵技術，實現了基于遠場光學的高分辨率激光探針儀的研制。其主

2、要研究成果如下：
　　系統(tǒng)研究了基于遠場光學的激光探針儀的極限分辨率。采用數值孔徑為0.4的反射式聚焦物鏡對波長為532 nm的脈沖激光束進行聚焦，在合適能量條件下，燒蝕Al和Fe純樣表面獲得的極限分辨率分別為2.26μm和1.87μm，在此極限分辨率下利用同軸光譜采集系統(tǒng)分別能夠采集到3倍于背景噪聲強度的Al和Fe元素的光譜信號。
　　設計并實現了帶同軸照明的同軸監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠對樣品表面286×215μm2的矩形區(qū)域

3、進行成像，其視場放大率達24.7倍。結果表明，采用同軸照明系統(tǒng)能夠有效提高攝取圖像的銳度和清晰度，獲得的圖像分辨率不低于228 lines/mm（單位：線對每毫米）。
　　發(fā)明了一種帶指示光的同軸光譜采集系統(tǒng)。通過該系統(tǒng)能夠將同軸光譜采集器與等離子體的對準誤差控制在10μm以內。通過采用帶X-Y軸掃描的同軸光譜采集系統(tǒng)，在同軸監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測區(qū)域內，實現了對等離子體表面63個點（7×9的點陣列）進行精確光譜采集，從而獲得了等離子體中