Лазерный спектральный анализатор

 

ЛСА предназначен для определе­ния химического состава твердых ма­териалов по эмиссионным атомным спектрам плазмы, образующейся при воздействии   сфокусированного   лазерного излучения на поверхность образца.

       Он позволяет определять химические элементы в концентра­ции от 0,001% и выше с относитель­ной  погрешностью (3 - 7%).

         По сравнению с электрическими источниками света лазерный анализа­тор позволяет без предварительной подготовки пробы анализировать как проводящие, так и не проводящие электрический ток материалы (ме­таллы и сплавы, стекло, керамика, спрессованные порошки, проволока и т.д.), а также решать задачи локального и послойного анализа, изучать однородность материалов и распределение легирующих элементов, анали­зировать токсичные и гигроскопические материалы, помещенные в закрытые прозрачные сосуды. Кроме того, в таком источнике отсутствует избирательность поступления элемен­тов образца в плазму, что увеличивает достоверность анализа и позволяет применять без­эталонный метод анализа. В ЛСА используется двухимпульсный лазер, благодаря которому значительно повысилась чувствительность определения элементов. Специальный оптико-механический блок позволяет через окуляр визуально наблюдать анализируемую зону, а также выводить ее изображение на экран монитора ПЭВМ и программно сканировать ла­зерный луч по поверхности образца в процессе съемки спектра.

 

Анализатор состоит из следующих основных частей:

 

-частотный двухимпульсный лазер с модуляцией добротности на АИГ:Nd3+, который включает излучатель, блок питания и автономную систему охлаждения;

 

-оптико-механический блок с микроскопом, программно-управляемым предметным столиком и видеокамерой;

 

-спектральный блок с регистрирующей системой на 9-и  ПЗС-линейках;

 

-лазер обеспечивает в режиме модулированной добротности генерацию сдвоенных импульсов излучения со следующими показателями:

 

-длина волны генерируемого излучения - 1064 нм;

-энергия импульсов излучения - не менее 100 мДж;

-частота следования сдвоенных импульсов излучения - 1÷10 Гц;

-длительность импульса излучения по уровню 0,5 не более 12 нс;

-энергетическая расходимость лазерного излучения по уровню 0,5  не более 1,5 м/рад;

-тип поляризации - линейная (плоскость поляризации двух импульсов ортогональ­ны относительно друг друга);

-длительность интервала между сдвоенными импульсами регулируется в диапа­зоне 1-80 мкc с дискретностью 1 мкс;

 

-оптико-механический блок включает микроскоп, программно-управляемый предмет­ный столик и видеокамеру:

-микроскоп предназначен для фокусировки лазерного излучения в анализируемую зону, для визуального наблюдения поверхности анализируемого образца, ввода его изображе­ния в видеокамеру и выбора зоны поражения.

-предметный столик предназначен для размещения, закрепления анализируемого об­разца различной формы, подводу его поверхности к фокусу объектива и выбора зоны поражения. Управление перемещением предметного столика в горизонтальной плоско­сти осуществляется с помощью ЭВМ. Перемещение осуществляется в двух координа­тах и может быть непрерывным с изменением скорости движения (0,01-7,0 мм/с) или дискретным с переменным шагом (0,01-1,0 мм). Возможен предварительный выбор на поверхности образца точек (включений или зон) анализа (до 32) с запоминанием их ко­ординат и последующим автоматическим перемещением в эти точки при проведении анализа.

-видеокамера позволяет наблюдать поверхность образца на экране монитора ПЭВМ, выбирать зоны воздействия лазерного излучения.

-система регистрации на основе 9 ПЗС-линеек с программным обеспечением предна­значена для автоматизированной регистрации, записи и храпения спектров эмиссии, что существенно сокращает время анализа, повышает точность и достоверность из­мерений.

 

В состав системы регистрации входят:

 

-спектрометр:

спектральный диапазон от 220 до 1100 нм; разрешаемый спектральный интервал не более 0,05 нм; обратная линейная дисперсия не более 0,8 нм/мм; относительное отверстие не хуже1:20;

интервал длин волн, укладывающихся на фотоприемном устройстве,  не менее 180 нм.

 

-блок из 9 ПЗС-линеек, рабочая зона которого составляет 240мм.

 

-программное обеспечение:

базовое программное обеспечение системы позволяет выполнять следующие функ­ции:

-устанавливать режимы, запускать и управлять работой лазера, управлять режимом работы ПЗС-линеек;

-осуществлять поворот решетки спектрометра для выбора необходимого участка регистрируемого спектра;

-визуализировать полученную информацию (выводит на монитор участок зареги­стрированного спектра);

- управлять работой предметного столика, сохранять, вызывать, удалять записанные кадры;

-выводить выбранный кадр и результаты обработки измерений на принтер;

- осуществлять математическую обработку измерений с построением калибровоч­ных графиков и вычислением концентраций искомых элементов,

 

 -стол (рабочее место оператора), предназначенный для крепления оптического бло­ка, лазерного излучателя и спектрометра, размещения ЭВМ.

 

На ЛСА утверждены технические условия ТУ BY 1003 795 19 012.2009 г., внесены в реестр государственной регистрации под № 026370 от 06.05.2009 г.

ЛСА зарегистрирован в Государственном реестре средств измерений под номером  РБ 0316392708 и допущен  к применению в Республике Беларусь с 29.12.2008 г., сертификат типа средств измерений № 5627.

ЛСА введен в реестр средств измерений РФ за № 46287-10, выдано свидетельство об утверждении средств измерений РФ № 41982.