手持式激光诱导击穿光谱仪的气腔气压调节装置论文和设计-毛桂林

全文摘要

本实用新型涉及到一种手持式激光诱导击穿光谱仪的气腔气压调节装置，包括光谱仪的壳体以及设置在壳体前端的采集孔，壳体前端外壁上设置有一个环绕在采集孔外围的第一密封圈，壳体内部设置有一个激光器镜头，第一密封圈、采集孔和激光器镜头共同构成一个气腔，激光器镜头上设置有一个进气孔和一个排气孔，进气孔的孔径大于排气孔的孔径，壳体内部设置有一个气瓶，气瓶的出气口通过一个减压阀和一个手动阀连通到进气孔，向气腔内供气，减压阀和手动阀之间设置有第一压力传感器，手动阀和进气孔之间设置有第二压力传感器。本实用新型利用第一密封圈与被测物质密封抵接，隔绝气腔内部与外界空间，使气腔相对密闭，以实现对气腔内气压的控制。

主设计要求

1.手持式激光诱导击穿光谱仪的气腔气压调节装置，包括光谱仪的壳体(1)以及设置在壳体(1)前端的采集孔(2)，其特征在于，壳体(1)前端外壁上设置有一个环绕在采集孔(2)外围的第一密封圈(3)，该第一密封圈(3)向外突出于壳体(1)，所述壳体(1)内部设置有一个与采集孔(2)同轴设置的激光器镜头(4)，该激光器镜头(4)的前端通过第三密封圈密封对接在采集孔(2)上，所述第一密封圈(3)、采集孔(2)和激光器镜头(4)共同构成一个气腔(5)，所述激光器镜头(4)上设置有一个进气孔(6)和一个排气孔(7)，进气孔(6)和排气孔(7)均能连通壳体(1)内部空间和气腔(5)，进气孔(6)的孔径大于排气孔(7)的孔径，所述壳体(1)内部或外部还设置有一个气瓶(8)，该气瓶(8)的出气口上连接有一个减压阀(9)，减压阀(9)的输出端上通过第一三通接头(10)分别连接第一压力传感器(11)和手动阀(12)，手动阀(12)的输出端上通过第二三通接头(13)分别连接第二压力传感器(14)和进气孔(6)，气瓶(8)通过减压阀(9)以及手动阀(12)向气腔(5)内供气，所述第一压力传感器(11)和第二压力传感器(14)分别电性连接到手持式激光诱导击穿光谱仪的主控制器(16)上，主控制器(16)将第一压力传感器(11)和第二压力传感器(14)发出的气压检测信号处理后，将第一压力传感器(11)和第二压力传感器(14)检测到的压力值显示在手持式激光诱导击穿光谱仪的显示面板(17)上。

设计方案

2.根据权利要求1所述的手持式激光诱导击穿光谱仪的气腔气压调节装置，其特征在于，壳体(1)前端与第一密封圈(3)之间连接有一个覆盖在采集孔(2)上的前镜头(18)，前镜头(18)上设置有一个与采集孔(2)同轴设置的通孔(19)，前镜头(18)背对采集孔(2)的一端端面上开设有一个环绕在通孔(19)外围的环形嵌槽(20)，所述第一密封圈(3)卡设在嵌槽(20)内，嵌槽(20)的深度小于第一密封圈(3)的断面直径，部分第一密封圈(3)露出嵌槽(20)外，前镜头(18)与壳体(1)之间通过第二密封圈(15)密封连接，第二密封圈(15)也环绕在通孔(19)外围。

3.根据权利要求2所述的手持式激光诱导击穿光谱仪的气腔气压调节装置，其特征在于，所述通孔(19)为锥形孔，通孔(19)开口较大的一端与采集孔(2)正对。

4.根据权利要求2所述的手持式激光诱导击穿光谱仪的气腔气压调节装置，其特征在于，所述激光器镜头(4)前端面上设置有轴向向前延伸且与采集孔(2)匹配的连接管(21)，连接管(21)上套接有第三密封圈(22)，所述激光器镜头(4)前端面将第三密封圈(22)紧抵在采集孔(2)外围的壳体(1)内壁上，所述激光器镜头(4)固定连接在壳体(1)内部。

5.根据权利要求1所述的手持式激光诱导击穿光谱仪的气腔气压调节装置，其特征在于，所述减压阀(9)的输出气压调节范围为0～40psig。

设计说明书

技术领域：

本实用新型属于光谱检测设备技术领域，具体涉及一种手持式激光诱导击穿光谱仪的气腔气压调节装置。

背景技术：

手持式激光诱导击穿光谱仪包括激光激发部分和光谱分析部分，其工作原理为利用激光将待测物表面的小部分材料转换成等离子体状态，然后采用光收集器收集等离子体状态的材料所发射的光，并进一步采用光谱分析部分对收集到的光进行光谱分析，以确定待测物的成分。

手持式激光诱导击穿光谱仪在对物质进行检测的时候，通常需要采用惰性气体对被检测区进行保护，以避免被检测物化学反应改变其成分，同时可提高光谱分析精确度，传统的手持式激光诱导击穿光谱仪采用持续向被检测区域吹气的方式，驱赶检测区域的空气，这种方式无法控制监测区域的惰性气体压力，而且惰性气体流动性大，导致光谱仪检测结果不准确。

实用新型内容：

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种可控制检测区惰性气体压力的手持式激光诱导击穿光谱仪的气腔气压调节装置。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：手持式激光诱导击穿光谱仪的气腔气压调节装置，包括光谱仪的壳体以及设置在壳体前端的采集孔，壳体前端外壁上设置有一个环绕在采集孔外围的第一密封圈，该第一密封圈向外突出于壳体，所述壳体内部设置有一个与采集孔同轴设置的激光器镜头，该激光器镜头的前端[通过第三密封圈]密封对接在采集孔上，所述第一密封圈、采集孔和激光器镜头共同构成一个气腔，所述激光器镜头上设置有一个进气孔和一个排气孔，进气孔和排气孔均能连通壳体内部空间和气腔，进气孔的孔径大于排气孔的孔径，所述壳体内部或外部还设置有一个气瓶，该气瓶的出气口上连接有一个减压阀，减压阀的输出端上通过第一三通接头分别连接第一压力传感器和手动阀，手动阀的输出端上通过第二三通接头分别连接第二压力传感器和进气孔，气瓶通过减压阀以及手动阀向气腔内供气，所述第一压力传感器和第二压力传感器分别电性连接到手持式激光诱导击穿光谱仪的主控制器上，主控制器将第一压力传感器和第二压力传感器发出的气压检测信号处理后，将第一压力传感器和第二压力传感器检测到的压力值显示在手持式激光诱导击穿光谱仪的显示面板上。

作为一种优选方案，壳体前端与第一密封圈之间连接有一个覆盖在采集孔上的前镜头，前镜头上设置有一个与采集孔同轴设置的通孔，前镜头背对采集孔的一端端面上开设有一个环绕在通孔外围的环形嵌槽，所述第一密封圈卡设在嵌槽内，嵌槽的深度小于第一密封圈的断面直径，部分第一密封圈露出嵌槽外，前镜头与壳体之间通过第二密封圈密封连接，第二密封圈也环绕在通孔外围。

作为一种优选方案，所述通孔为锥形孔，通孔开口较大的一端与采集孔正对。

作为一种优选方案，所述激光器镜头前端面上设置有轴向向前延伸且与采集孔匹配的连接管，连接管上套接有第三密封圈，所述激光器镜头前端面将第三密封圈紧抵在采集孔外围的壳体内壁上，所述激光器镜头固定连接在壳体内部。

作为一种优选方案，所述减压阀的输出气压调节范围为0～40psig。

本实用新型的有益效果是：本实用新型利用第一密封圈、采集孔和激光器镜头共同构成一个气腔，利用排气孔将气腔与壳体内部空间连通，然后采用气瓶经进气孔向气腔内充气，在使用的时候，利用第一密封圈与被检测物表面密封贴接，使气腔与外界空气隔离，然后利用气瓶充入气腔内的气体将气腔中原本存在的少量空气从排气孔赶进壳体内部空间，从而确保气腔内没有空气的存在，同时将排气孔的孔径设置的小于进气孔，使得进气速度大于排气速度，从而使气腔内的惰性气体具有一定的压强，最后可通过调节减压阀来控制气腔气压上限，通过手动阀来控制气腔内气压在上限范围内做进一步调整，以实现对检测区气压的精准控制。

由于将气腔通过第一密封圈与外界空气隔离，因此可避免等离子体羽流从气腔前端溢出到外界而无法被光谱仪采集，可提高检测精度，同时可降低等离子体羽流对人眼的伤害。

本实用新型进一步在壳体前端与第一密封圈之间连接一个覆盖在采集孔上的前镜头，前镜头上设置通孔，该前镜头扩大了气腔的空间，延长了被检测物与激光器镜头之间的距离，保护激光器镜头不受等离子体状态的被检测物的伤害。

本发明进一步将通孔设置为锥形孔，增大气腔空间，降低气腔温度。

本实用新型进一步在激光器镜头前端面上设置有轴向向前延伸且与采集孔匹配的连接管，利用连接管定位激光器镜头，确保激光光路与采集孔的同轴性。

本发明进一步将减压阀的输出气压调节范围设置为0～40psig，以满足气腔压力的需要。

附图说明：

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细说明，其中：

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是图1中的A部放大图；

图3是激光器镜头的立体结构图；

图4是本实用新型中气瓶与进气孔的连接结构立体图。

图1～图4中：1、壳体，2、采集孔，3、第一密封圈，4、激光器镜头，5、气腔，6、进气孔，7、排气孔，8、气瓶，9、减压阀，10、第一三通接头，11、第一压力传感器，12、手动阀，13、第二三通接头，14、第二压力传感器，15、第二密封圈，16、主控制器，17、显示面板，18、前镜头，19、通孔，20、嵌槽，21、连接管，22、第三密封圈。

具体实施方式：

下面结合附图，详细描述本实用新型的具体实施方案。

如图1～图4所示，本实用新型所述的手持式激光诱导击穿光谱仪的气腔气压调节装置，包括光谱仪的壳体1以及设置在壳体1前端的采集孔2，壳体1前端外壁上连接有一个覆盖在采集孔2上的前镜头18，前镜头18上设置有一个与采集孔2同轴设置的通孔19，该通孔19为锥形孔，锥形孔开口大的一端朝向采集孔2，前镜头18背对采集孔2的一端端面上开设有一个环绕在通孔19外围的环形嵌槽20，嵌槽20内设置有一个第一密封圈3，嵌槽20的深度小于第一密封圈3的断面直径，部分第一密封圈3露出嵌槽20外，前镜头18与壳体1之间通过第二密封圈15密封连接，第二密封圈15也环绕在通孔19外围。

所述壳体1内部设置有一个与采集孔2同轴设置的激光器镜头4，该激光器镜头4的前端端面上设置有轴向向前延伸且与采集孔2匹配的连接管21，连接管21上套接有第三密封圈22，所述激光器镜头4前端面将第三密封圈22紧抵在采集孔2外围的壳体1内壁上，所述激光器镜头4固定连接在壳体1内部。

所述第一密封圈3、采集孔2和激光器镜头4共同构成一个气腔5，所述激光器镜头4上设置有一个进气孔6和一个排气孔7，进气孔6和排气孔7均能连通壳体1内部空间和气腔5，本实用新型中所述的壳体1内部空间不包括位于壳体1内部的气腔5，进气孔6的孔径大于排气孔7的孔径，所述壳体1内部设置有一个气瓶8，该气瓶8的出气口上连接有一个减压阀9，减压阀9的输出端上通过第一三通接头10分别连接第一压力传感器11和手动阀12，手动阀12的输出端上通过第二三通接头13分别连接第二压力传感器14和进气孔6，气瓶8通过减压阀9以及手动阀12向气腔5内供气，所述第一压力传感器11和第二压力传感器14分别电性连接到手持式激光诱导击穿光谱仪的主控制器16上，主控制器16将第一压力传感器11和第二压力传感器14发出的气压检测信号处理后，将第一压力传感器11和第二压力传感器14检测到的压力值显示在手持式激光诱导击穿光谱仪的显示面板17上。

所述减压阀9的输出气压调节范围为0～40psig(Pound per square inch，gauge)。

虽然本实施例中的气瓶8是固定连接在壳体1内的，但是在实际使用时，也可采用单独的气瓶8作为气源，只要将减压阀9连接到气瓶8的出气口上就可以。

本实用新型工作原理是：如图1～图4所示，本实用新型利用第一密封圈、采集孔和激光器镜头共同构成一个气腔，利用排气孔将气腔与壳体内部空间连通，然后采用气瓶经进气孔向气腔内充气，在使用的时候，利用第一密封圈与被检测物表面密封贴接，使气腔与外界空气隔离，然后利用气瓶充入气腔内的气体将气腔中原本存在的少量空气从排气孔赶进壳体内部空间，从而确保气腔内没有空气的存在，同时将排气孔的孔径设置的小于进气孔，使得进气速度大于排气速度，从而使气腔内的惰性气体具有一定的压强，最后可通过调节减压阀来控制气腔气压上限，通过手动阀来控制气腔内气压在上限范围内做进一步调整，以实现对检测区气压的精准控制。

上述实施例仅例示性说明本发明创造的原理及其功效，以及部分运用的实施例，而非用于限制本发明；应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

设计图

手持式激光诱导击穿光谱仪的气腔气压调节装置论文和设计

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