專利名稱：用于激光激發(fā)的液體光學(xué)發(fā)射光譜的方法和儀器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于激光激發(fā)的液體光學(xué)發(fā)射光譜的方法和儀器。
已知通過(guò)光發(fā)射光譜分析化合物能夠使用通過(guò)激光束施加到待分析化合物上的能量輸入，產(chǎn)生與化合物各組分相適應(yīng)的輻射，從而可以鑒定化合物及其各組分。
更準(zhǔn)確地說(shuō)，該能量輸入產(chǎn)生由存在于待分析的化合物中的化學(xué)元素組成的等離子體，其光輻射由組分特性中的固有頻率射線組成，但其強(qiáng)度由組分濃度決定。
由于同時(shí)進(jìn)行液體中幾種元素濃度的測(cè)定，因而該方法可以進(jìn)行快速分析。
此外，其需要最小量的化合物制劑，并且可以獲得檢測(cè)濃度量低至百萬(wàn)分之一(ppm)的組分的分析分辨率。
此外，本方法產(chǎn)生最小量的排放物和廢物，由于需要考慮其回收或清除之前，僅分析了小量化合物。
然而，當(dāng)被分析化合物通過(guò)激光束的作用被物理改性時(shí)，該分析變得復(fù)雜。當(dāng)化合物為液體并且激光束施加于其表面時(shí)，也是如此，見(jiàn)Messrs.Charfi和Harith發(fā)表于Spectrochimica Acta Part BAtomic Spectroscopy，July 31，2002，vol.57，No.7，pp.1141-1153的、標(biāo)題為“panoramic laser-induced breakdown spectrometry of water”的文獻(xiàn)[1]。
事實(shí)上，如該文獻(xiàn)所指出，液體表面上激光束的一次脈沖作用一方面產(chǎn)生斑點(diǎn)，由于不透明其減弱了隨后的光束脈沖，并且其對(duì)測(cè)量由相互作用所導(dǎo)致的輻射的光學(xué)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是污染物，另一方面在待分析液體表面的小波和沖擊波導(dǎo)致光束散焦。
現(xiàn)在，在光能量與待分析液體的射流相互作用之前，某些此類斑點(diǎn)俘獲大量光能量，這導(dǎo)致了測(cè)量的光發(fā)射的變化，雖然待分析液體的組成是恒定的。
對(duì)其來(lái)說(shuō)，在待分析液體表面上的沖擊小波和沖擊波使激光束散焦，還改變由光束作用于液體表面所發(fā)射的輻射。
換言之，射流外的斑點(diǎn)和表面擾動(dòng)增加了連續(xù)分析之間的測(cè)量值的分離，結(jié)果降低分析的精確度。
為了限制其不均一性，如前面所引用的文獻(xiàn)所述，可以通過(guò)相對(duì)于液體表面傾斜的激光束來(lái)優(yōu)化操作條件，從而限制光束對(duì)表面的作用。
此外，利用0.2Hz級(jí)的低頻重復(fù)或重現(xiàn)再次限制待分析液體表面的小波，而不存在此問(wèn)題的固體分析在10-20Hz的重現(xiàn)頻率下進(jìn)行。
該表面問(wèn)題可干擾分析，如Cheung和Edward S.Yeung發(fā)表于Analytical Chemistry1994，66，pp.929-936的、標(biāo)題為“Distribution of sodium and potassium within individualhuman erythrocytes by pulsed laser vaporization in a sheath flow”的文獻(xiàn)[2]中所述的分析在該文獻(xiàn)中提出了能夠通過(guò)偶合光發(fā)射光譜的激光激發(fā)或燒蝕、對(duì)從小室中流出的液體110進(jìn)行分析的儀器100(

圖1)，所述液體的問(wèn)題在于可獲得的量過(guò)小以至于不能校正激光束在其表面上的聚焦。
為了對(duì)該液體110進(jìn)行分析，其通過(guò)與較大尺寸導(dǎo)管114的側(cè)壁接觸的導(dǎo)管112中的毛細(xì)管傳輸，該第二導(dǎo)管114傳輸液體116，運(yùn)送從小室流出的液體110。
導(dǎo)管112通過(guò)毛細(xì)管逆著導(dǎo)管114側(cè)壁運(yùn)送待分析液體110，從而待分析液體110處于從導(dǎo)管114流出的液體116的表面上。
因此，位于液體118、110和116液體混合物表面的化合物分析得出液體110的分析。
為了不用必須處理上述問(wèn)題而進(jìn)行液體分析，已知產(chǎn)生輻射到待分析液體內(nèi)部的等離子體，如David A.Cremers，Leon J.Radziemski，Thomas R.Loree在1990年5月15日公布的、標(biāo)題為“Apparatus and method fort spectrochemical analylsis of liquids usingthe laser spark”的文獻(xiàn)[3]美國(guó)專利No.4,925,307中所述。
在該文獻(xiàn)中，作者提到與液體分析相關(guān)、激光束在液體表面上聚焦所固有的上述問(wèn)題，并且提出通過(guò)在第一激光器的輔助下在待處理液體內(nèi)部生成等離子體，即通過(guò)激光束在液體內(nèi)聚焦來(lái)分析該液體。
在聚焦到等離子體內(nèi)的第二激光產(chǎn)生光發(fā)射的第二步驟中，其分析構(gòu)成了測(cè)量。
該程序涉及需要精確光學(xué)定位和激光束的復(fù)雜同步的問(wèn)題。
換言之，該方法需要完美的系統(tǒng)機(jī)械穩(wěn)定性，并表現(xiàn)出高度的復(fù)雜性和成本。
此外，已知當(dāng)分析產(chǎn)品，即接受激光束的產(chǎn)品處于特定的氣態(tài)環(huán)境中時(shí)，可以改善以激光激發(fā)開(kāi)始的光譜光學(xué)分析。
例如，在Yoshiro Ito，Osamu Ueki，Susumu Nakamura發(fā)表于Analytica Chimica Acta199(1995)，pp.401-406的、標(biāo)題為“Determination of colloidal iron water by laser-inducedbreakdown spectroscopy”的文獻(xiàn)[4]中，作者比較了液體的氦氣、空氣或氬氣環(huán)境特征，以改善由激光束激發(fā)液體產(chǎn)生的發(fā)射光譜。
在該文獻(xiàn)中，作者引述了儀器200(圖2)的用途，其包括運(yùn)載隨后被氣體208所包圍的液體206的導(dǎo)管202，研究了氣體208對(duì)來(lái)自由液體206中的激光所生成的等離子體的射線發(fā)射的影響。該激光束垂直于液體表面。
通過(guò)使待分析液體以射流形式流動(dòng)，該儀器能夠使激光束在每次激光脈沖時(shí)照射到液體的不同部分，從而限制小波和沖擊波效應(yīng)。
此外，由于液體僅在導(dǎo)管出口處得以分析，因此所作分析不存在污染小室容器壁的問(wèn)題。
根據(jù)該文獻(xiàn)，發(fā)現(xiàn)氬氣(Ar)或氦氣(He)環(huán)境對(duì)信號(hào)強(qiáng)度有不同的影響；氬氣增加其強(qiáng)度而氦氣減弱其強(qiáng)度。
該文獻(xiàn)還公開(kāi)了可將對(duì)于待分析信號(hào)質(zhì)量和精確度重要的等離子體溫度保持在高溫，盡管其周圍氣體具有低溫導(dǎo)電性。
本發(fā)明緣自下述發(fā)現(xiàn)在上述所有現(xiàn)有技術(shù)中，來(lái)自于激光脈沖與待分析液體射流的相互作用的等離子體在各個(gè)方向上以極高速猛烈噴出微滴，極大地干擾測(cè)量并損害分析的精確度。
事實(shí)上，由于液體微滴懸浮在由第一激光束形成的等離子體周圍，因此其妨礙表面上激光束的任何新用途。
其后，施加在液體表面的各激光束脈沖被由前述脈沖所投射的微滴云無(wú)規(guī)律地削弱，并且對(duì)液體的連續(xù)分析顯示出由這些微滴所導(dǎo)致的差異。換言之，分析的重復(fù)性和精確度受到這些微滴的限制。
本發(fā)明旨在解決該難點(diǎn)。
更準(zhǔn)確地說(shuō)，本發(fā)明包括由聚焦在液體表面的脈沖激光所激發(fā)的液體光發(fā)射光譜的方法，其特征在于通過(guò)具有足夠速度和截面的氣體的層流來(lái)清掃分析面積，從而清除氣體中懸浮的、起因于下次激光脈沖發(fā)生之前的第一激光脈沖的殘余等離子體。
因而，該氣體具有清除前述等離子體殘余的功能，并且還在面積穩(wěn)定的液體上具有競(jìng)爭(zhēng)，這也增加分析的重復(fù)性。
另外，如果確定了氣體環(huán)境，并且完成了光線聚焦，那么就不再需要更動(dòng)透鏡或安裝配置，甚至改變待分析液體時(shí)，除非，如果事實(shí)如此，如果這些液體之一具有不同于其它液體的粘度。分析期間的這種無(wú)需調(diào)節(jié)提高了重復(fù)性和分析的重復(fù)性。
此外，優(yōu)選地，用來(lái)清除殘留物的氣體選自進(jìn)行分析時(shí)提高所產(chǎn)生的輻射的氣體。
因而，本發(fā)明涉及一種用于由聚焦在液體表面的脈沖激光所激發(fā)的液體光發(fā)射光譜的方法，將氣體安排在分析區(qū)附近包括其表面，其特征在于氣體進(jìn)行平行于待分析表面的層掃描移動(dòng)，該移動(dòng)具有足夠的速度，以清除該氣體中由前次激光脈沖產(chǎn)生的等離子體殘余，并且具有足夠的截面以清除懸浮在氣體中的等離子體殘余。
在實(shí)施方案的一個(gè)實(shí)施例中，置于分析區(qū)液體附近的氣體在該液體自由表面上產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)效應(yīng)。
根據(jù)以下液體分析特征的至少一個(gè)來(lái)確定氣體速度其溫度、粘度、流速、其湍流和層流特性。
根據(jù)以下特征的至少一個(gè)來(lái)確定由氣體層流掃描的截面等離子體膨脹速度、激光脈沖重現(xiàn)速率和測(cè)量的精確度。
優(yōu)選的是，液體在分析區(qū)內(nèi)流動(dòng)。
在一個(gè)實(shí)施方案中，氣體通過(guò)運(yùn)送待分析液體的導(dǎo)管附近的導(dǎo)管載入分析區(qū)。
例如，所用氣體為氬氣或氦氣。
由待分析液體和激光束之間相互作用的等離子體發(fā)出的輻射與激光束共線收集。
分析區(qū)和用來(lái)生成待分析液體射流以及環(huán)繞其的氣體射流的裝置可移入氣密室，該氣密室能夠容納危險(xiǎn)制品或有害環(huán)境并將其封閉。在此，由待分析液體和激光束之間相互作用的等離子體發(fā)出的輻射的共線性是特別有利的，因?yàn)槠湓试S使用唯一一個(gè)用來(lái)封閉的觀察孔。
優(yōu)選地，激光束相對(duì)于待分析液體表面形成的平面以非90度的角度傾斜。
優(yōu)選的是，當(dāng)液體流動(dòng)時(shí)，激光束作用于射流的點(diǎn)接近于導(dǎo)管的液體出口。例如，對(duì)于水來(lái)說(shuō)該距離為5-15mm之間。事實(shí)上，在取決于液體流速的特定距離之后，射流變得不穩(wěn)定并隨后分叉。
本發(fā)明還涉及用于由在液體表面上聚焦的激光束激發(fā)的液體的光發(fā)射光譜儀器，其特征在于其包括-激光器，適于產(chǎn)生具有至少1Gw/cm2的能量密度的相干光脈沖，
-能夠生成待分析液體的長(zhǎng)度至少1厘米的層流射流的裝置，-能夠生成平行于待分析液體表面的氣體層流射流的裝置，與此接觸的-能夠?qū)⒓す馐劢沟酱治鲆后w射流表面上的待分析區(qū)中裝置，-能夠收集由激光光脈沖和待分析液體射流相互作用所產(chǎn)生的光的裝置，-分光鏡，能夠在由待分析液體所發(fā)射的射線所處的頻率范圍下操作，并且配置以接收由光纖束收集的相互作用的光，-能夠使待分析液體以射流形式循環(huán)的裝置，和-能夠使必須切向流至待分析液體的所述氣體以射流形式循環(huán)的裝置。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，收集由待檢測(cè)液體發(fā)出的光線的裝置使得該光線與激發(fā)激光束共線收集，-并且所述儀器包括容納待分析液體的氣密外殼，和能夠產(chǎn)生氣體層流射流的裝置，-激發(fā)激光束和所收集光方向的共線性允許使用一個(gè)用于激光束和所收集光的外殼觀察孔。
通過(guò)參考附圖，以及下文中作為非限制性實(shí)施例的實(shí)施方案的詳細(xì)描述，可以看出本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)，其中-圖1和2描述了使用激發(fā)激光進(jìn)行光發(fā)射光譜分析的公知儀器。
-圖3詳細(xì)示出消減室，即根據(jù)本發(fā)明使用激發(fā)激光進(jìn)行光發(fā)射光譜分析的儀器。
-圖4示出圖3所示儀器的實(shí)施方案。
借助于圖3，下述儀器300能夠用聚焦在液體301表面上的激光束303產(chǎn)生的光發(fā)射光譜來(lái)對(duì)液體301進(jìn)行根據(jù)本發(fā)明的分析方法。
為此目的，將速度和流速特性賦予包括該液體表面的分析區(qū)中的氣體309，從而使液體表面上由激光束作用產(chǎn)生的擾動(dòng)最小化。氣體309的速度和流速必須具有足夠高的值，以消除微滴。然而，該速度和該流速必須不超過(guò)某個(gè)極限，以便不干擾液體射流的流動(dòng)?？刂乒?yīng)到裝置的氣體的壓力，從而調(diào)節(jié)速度和流速。
消減室300可被置于能夠容納和限制有害環(huán)境的外殼中，消減室300包括導(dǎo)管302，該導(dǎo)管將待分析液體引導(dǎo)至分析區(qū)304，即包括液體301表面的區(qū)域，后面將描述的激光束聚焦其上。
液體導(dǎo)管302穿越支架306，以與輸送諸如氮?dú)饣驓鍤獾臍怏w309的導(dǎo)管310相連。該支架306能夠使氣體309分散到液體導(dǎo)管301外周，并且經(jīng)過(guò)與導(dǎo)管301共軸的導(dǎo)管313將氣體送出并包圍導(dǎo)管313。導(dǎo)管313從具有直徑為D1的孔3131離開(kāi)，液體導(dǎo)管302從直徑為D2的孔3021放出。在支架306內(nèi)部，密封裝置312置于后者與液體導(dǎo)管302之間，處于支架內(nèi)導(dǎo)管301的末端和導(dǎo)管310的入口之間的水平，從而迫使氣體向分析區(qū)304逃逸。
導(dǎo)管302為具有0.1mm直徑D2的出口孔3021的巴斯德吸管(Pasteur pipette)，并且導(dǎo)管313為具有10mm內(nèi)部直徑的管子。
氣體309的速度和流速(實(shí)施例中的壓力)必須不超過(guò)極限，超過(guò)極限則該氣體可能使區(qū)域304中的待分析流體301的射流偏轉(zhuǎn)，或使其波動(dòng)，這將使激光束散焦并使分析喪失精確度。從實(shí)驗(yàn)上很容易對(duì)每對(duì)待分析液體和氣體確定這種閾值。例如，當(dāng)待分析液體和氣體為空氣或氮?dú)鈺r(shí)，極限為1bar。
當(dāng)液體為水且氣體為空氣或氮?dú)鈺r(shí)，通過(guò)向?qū)Ч?10的入口供應(yīng)壓力Pgas比1bar常壓(Pambient)大0.15bar，優(yōu)選大0.2bar的氣體來(lái)得到該效應(yīng)。
該掃描效應(yīng)必須適合溶液和氣體的物理性質(zhì)，尤其是其粘度。流入，如果待分析液體為在100EF下具有67.6cst的cinematic粘度的油，氣體為空氣或氮?dú)鈺r(shí)，在氣體入口導(dǎo)管310中所需壓力必須達(dá)到常壓以上0.4bar。
當(dāng)氣體壓力滿足這些條件時(shí)，待氣體通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)效應(yīng)來(lái)穩(wěn)定射流，并且從分析區(qū)304驅(qū)離圍繞等離子體形成的微滴，這樣當(dāng)另一光脈沖到達(dá)時(shí)，后者不會(huì)干擾激光在液體上的作用，這很重要，由于這些脈沖至少分為兩部分。
該干擾的降低使得可以相對(duì)于使用常壓氣體提高信噪比約100倍。根據(jù)操作者所選擇的模態(tài)，該提高認(rèn)為既是用相同的激光脈沖重復(fù)率測(cè)量的精確度和重復(fù)性的巨大提高，又是激光脈沖重復(fù)速率的巨大提高，同時(shí)但不那么重要的是，每一個(gè)參數(shù)也改善至激光器所允許的程度。
在分析區(qū)304中，處于層流的氣體309在激光束脈沖作用之后清除懸浮液中的微滴，并且穩(wěn)定待分析液體301的表面。
最后，本實(shí)施例所述儀器顯示出在密切相關(guān)的上下文中已知的配置。尤其是，已知對(duì)于靜置液體，激光束可以相對(duì)于該液體表面以非90度的角度傾斜，從而限制由激光束造成的干擾。在本實(shí)施例中，該角度大于60度小于90度。
此外，由于所分析液體在分析區(qū)流動(dòng)，通過(guò)流動(dòng)從該區(qū)域移除在液體中由激光束形成的氣泡。
在本實(shí)施方案中，將液體301收集到具有導(dǎo)管316的容器314中，操作開(kāi)始時(shí)，在該導(dǎo)管一端引入液體301。
將導(dǎo)管316連接到泵418(圖4)，從而可以再循環(huán)液體301，以使用有限量的液體來(lái)進(jìn)行分析。
此外，整個(gè)分析中可以固定用來(lái)記錄發(fā)射的激光和光學(xué)系統(tǒng)的焦點(diǎn)。隨之分析儀器特別穩(wěn)定，再次提高了分析的重復(fù)性。
如前所述，氣體309允許獲得極其穩(wěn)定和可重復(fù)的等離子體。隨后可以每隔幾分鐘的周期，使用10-20Hz或更高的激光重復(fù)或重現(xiàn)頻率。這可以獲得高光譜累積周期，從而提高信噪比。
圖4所示儀器包括以基礎(chǔ)波長(zhǎng)1064nm發(fā)射光束的激光器，將倍頻器加載其上，使得波長(zhǎng)為532nm。其還包括玻璃分光鏡404，石英分光鏡406和會(huì)聚透鏡408，以對(duì)準(zhǔn)和聚焦激光束到分析區(qū)304中的待分析液體表面上。
在本實(shí)施例中，激光器402為波長(zhǎng)為1064nm的Nd-YAG激光器，通過(guò)倍頻器減至532nm，并且發(fā)射具有幾納秒持續(xù)時(shí)間的脈沖。只要傳遞到分析射流的特定能量至少為1Gw/cm2，那么任意具有2-30ns數(shù)量級(jí)的脈沖速率也是適合的。
只要從氣體中消除前述等離子體殘余物并穩(wěn)定了待分析液體表面，激光器即可以10-20Hz的重現(xiàn)頻率操作，以進(jìn)行大量給定周期的分析，從而提高該分析的重復(fù)性。
此外，應(yīng)該指出石英分光鏡406允許傳遞紫外波段的射線。
在分析區(qū)中由等離子體發(fā)射的輻射可通過(guò)單一透鏡形成的會(huì)聚鏡408、鏡406以及由單一透鏡形成的會(huì)聚光學(xué)器件410引導(dǎo)到光纖束420，減為單一光纖。稱為分離區(qū)/束轉(zhuǎn)換器的光纖束允許收集近似環(huán)形的光點(diǎn)，并且將其幾乎無(wú)損失地施加到光譜儀的輸入狹縫。該光纖材料允許轉(zhuǎn)換所有由待分析液體發(fā)射的射線。
這里將光纖束420減為具有1毫米直徑和約10米長(zhǎng)的二氧化硅單纖。
不同于現(xiàn)有技術(shù)的儀器(圖2)，該光纖沿入射到區(qū)域304的激光束的相同軸收集由等離子體輻射的相互反應(yīng)光譜，其有助于建立信號(hào)。事實(shí)上，如果激光束的作用點(diǎn)位置在等離子體作用下發(fā)生變化，該共線性允許保持信號(hào)存在。
當(dāng)激光束不垂直于液體表面時(shí)，該特征使所收集的光線最大化。此外，其有助于該儀器在有害環(huán)境如真空或核環(huán)境下使用，因?yàn)榭梢允辜ぐl(fā)的激光束和光譜通過(guò)由虛線所表示的保護(hù)性和限制性外殼409的一個(gè)且唯一一個(gè)觀察孔407收集。
核能源工業(yè)的放射性溶液的應(yīng)用構(gòu)成特許應(yīng)用。在此，外殼409表示核工業(yè)的“熱室”的墻，并且觀察孔407優(yōu)選由石英制造。
通過(guò)光纖光學(xué)器件來(lái)收集光允許遠(yuǎn)程工作，并且無(wú)需儀器的使用者接近處理放射性(或有毒或難以接近)的溶液。因而，在涉及危險(xiǎn)產(chǎn)品或不得不在有害環(huán)境下進(jìn)行分析的情況下，可以在危險(xiǎn)環(huán)境中設(shè)置由線409所限定的消減室403，同時(shí)保持其余裝置處于對(duì)操作者安全的環(huán)境中。
不在溶液之間進(jìn)行調(diào)整而對(duì)不同的溶液進(jìn)行分析的可能性是特別有利的。直接聚焦在光譜儀上是可能的，但調(diào)節(jié)十分復(fù)雜。
隨后，該輻射由光譜儀422進(jìn)行分析，如Czerny Turner光譜儀或所謂標(biāo)度光譜儀(scale spectrometer)，其連接到計(jì)算機(jī)記錄發(fā)射譜線，從而處理數(shù)據(jù)。
具有最優(yōu)調(diào)節(jié)的Czerny Turner幾何光譜儀使得可以用同時(shí)進(jìn)入4nm的光譜窗來(lái)掃描250-650nm的光譜范圍。
標(biāo)度光譜儀具有和Czerny Turner幾何光譜儀同樣的分辨率，但其光譜窗具有可選調(diào)節(jié)，可覆蓋200-850nm的波長(zhǎng)范圍。
該標(biāo)度光譜儀配有CCD照相機(jī)，通過(guò)照明裝置運(yùn)行，可在開(kāi)始時(shí)校準(zhǔn)，因?yàn)闄z測(cè)器中不存在可移動(dòng)的部件。
這里，脈沖生成器使得起動(dòng)用來(lái)測(cè)量通過(guò)照相機(jī)記錄的輻射的窗口時(shí)間，其具有相對(duì)于激光脈沖可選擇的延遲。
光譜儀422借助于裝有數(shù)據(jù)請(qǐng)求和處理軟件的計(jì)算機(jī)424來(lái)控制。
對(duì)多種溶液的分析在諸如藥品、電子和能源工業(yè)以及有害環(huán)境的許多工業(yè)領(lǐng)域夠具有極端重要性。特許應(yīng)用之一是在核能源加工過(guò)程中分析放射性溶液。
權(quán)利要求
1.一種液體(301)光學(xué)發(fā)射光譜方法，所述液體由聚焦在其表面的脈沖激光(402)激發(fā)，其特征在于通過(guò)具有足夠速度和截面積的氣體(309)層流掃描分析區(qū)(402)來(lái)消除氣體中懸浮的、起因于在下次激光脈沖發(fā)生之前的第一激光脈沖的殘余等離子體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于氣體層流在液體的自由表面獲得競(jìng)爭(zhēng)效應(yīng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于氣體速度確定為所分析液體下列特征至少之一的函數(shù)其溫度、粘度、流速、流動(dòng)湍流或?qū)恿魈匦浴?br> 4.根據(jù)權(quán)利要求1-3的任意一項(xiàng)的方法，其特征在于通過(guò)氣體層流所掃過(guò)的截面積根據(jù)下列特征的至少之一來(lái)確定等離子體膨脹速度、激光脈沖的重現(xiàn)速率、測(cè)量的精確度。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求的任意一項(xiàng)的方法，其特征在于所述液體在分析區(qū)內(nèi)流動(dòng)。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求的任意一項(xiàng)的方法，其特征在于所述氣體通過(guò)待分析液體導(dǎo)管(302)周圍的導(dǎo)管(313、302)載入分析區(qū)。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求的任意一項(xiàng)的方法，其特征在于激光束相對(duì)于所述液體表面形成的平面呈非90度角傾斜。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其特征在于激光束相對(duì)于所述液體表面形成的平面所傾斜的角度大于60度。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求的任意一項(xiàng)的方法，其特征在于由所述激光束激發(fā)后液體發(fā)射的光束與所述激光束共線收集。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求的任意一項(xiàng)的方法，其特征在于所述氣體為氬氣或氦氣。
11.一種用于由聚焦在所述液體表面的脈沖激光所激發(fā)的液體光學(xué)發(fā)射光譜的儀器，其特征在于其包括-激光器，適于產(chǎn)生具有至少1Gw/cm2的能量密度的相干光脈沖，-能夠生成待分析液體的長(zhǎng)度至少1厘米的層流射流的裝置，-能夠生成平行于待分析液體表面的氣體層流射流、與此接觸能夠消除氣體中懸浮且起因于第一激光脈沖的殘余等離子體的裝置，-能夠?qū)⒓す馐劢沟椒治鰠^(qū)中待分析液體射流表面上的裝置，-能夠收集由激光光脈沖和待分析液體射流相互作用所產(chǎn)生的光的裝置，-分光鏡，能夠在由待分析液體所發(fā)射的射線所處的頻率范圍下操作，并且配置以接收由光纖束收集的相互作用的光，-能夠使待分析液體以射流形式循環(huán)的裝置，和-能夠使切向流至待分析液體的所述氣體以射流形式循環(huán)的裝置。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的儀器，其特征在于能夠收集由待分析液體發(fā)射的光的裝置使得所述光與激發(fā)激光束共線收集，-其特征還在于所述儀器包括容納待分析液體的氣密外殼，和能夠產(chǎn)生氣體層流射流的裝置，-激發(fā)激光束和所收集光方向的共線性允許使用唯一一個(gè)用于激光束和所收集光的外殼觀察孔。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種液體(301)光學(xué)發(fā)射光譜方法，所述液體由聚焦在其表面的脈沖激光激發(fā)。根據(jù)本發(fā)明，所述方法的特征在于通過(guò)具有足夠速度和截面積的氣體(309)層流掃描分析區(qū)(304)來(lái)消除氣體中懸浮的、起因于下次激光脈沖發(fā)生之前的第一激光脈沖的殘余等離子體。
文檔編號(hào)G01N21/71GK1685218SQ03822650
公開(kāi)日2005年10月19日 申請(qǐng)日期2003年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月24日
發(fā)明者帕斯卡爾·菲謝, 讓-呂克·拉庫(kù)爾, 安妮·里沃阿朗 申請(qǐng)人:原子能委員會(huì), 核材料總公司