载玻片是生物和医学领域中放置样本的透明玻璃。为了更好地服务于生产过程中对载玻片组分的实时检测,采用1064 nm激光烧蚀载玻片,采集不同关键实验参数下的等离子体辐射光谱;选取Si I∶288.16 nm、Ca I∶422.67 nm、Na I∶589.00 nm作为分析谱线,以谱线强度和信号稳定性作为指标,对光谱仪采集延时、激光能量、激光重复频率、激光烧蚀方式、透镜到样品的距离等参数进行优化。结果表明:对于激光诱导击穿载玻片实验系统,最优的光谱采集延迟时间为3 μs,最优的激光重复频率为2 Hz,采用单点烧蚀方式可以得到更加稳定的光谱信号;对于焦距为100 mm的聚焦透镜,最佳聚焦位置位于样品表面以下8 mm,即透镜到样品的最佳距离为92 mm;为了避免载玻片被击碎,实验中将单激光脉冲能量设置为150 mJ,得到了谱线强度足够高且信号稳定性也满足要求的光谱信号。通过优化实验系统中的关键参数,为采用激光诱导击穿光谱技术实时、在线、原位检测载玻片的成分和含量提供了实验依据。

将基于图像清晰度评价函数的自动聚焦算法应用于共线双脉冲激光诱导击穿光谱(DP-LIBS),基于LabVIEW编写的控制软件对共线DP-LIBS实验系统与CCD相机、三维移动平台进行有效控制,将图像清晰度评价、自动聚焦算法和三维移动平台相结合,实现了样品的自动聚焦功能。实验结果表明:两激光脉冲间隔的最优位置为0.55 μs;原子谱线的稳定性高于离子谱线;采用自动聚焦系统后,光谱强度的相对标准偏差(RSD)从16.7%降低到6.7%,钢样中Cr元素和Mn元素定量分析的相关系数分别从0.851和0.639提高到0.947和0.923。自动聚焦系统能够提高信号的稳定性和测量精度。

采用1064 nm的激光对炉渣样品进行烧蚀，分析了影响炉渣中信号稳定性的一些因素。激光能量在小范围波动（±2%）对信号的稳定性影响很小，参考激光能量和光谱信号强度无明显关系。当激光频率降低至4 Hz以下时，信号的相对标准偏差下降至10%左右。当激光聚焦位置位于样品表面下3 mm时信号强度和稳定性最优。熔渣样品信号的稳定性高于粉渣样品，不同渣系的炉渣的稳定性也不相同。对于原子线，不同点烧蚀的稳定性远远优于单点烧蚀稳定性，而对于离子谱线，两种不同的烧蚀稳定性差别不大。

本文将自动聚焦方法应用于激光诱导击穿光谱 (LIBS)检测技术中，利用自动聚焦方法控制激光在样品表面的聚焦位置和焦斑大小，以克服激光诱导击穿光谱系统检测样品时光谱强度的起伏变化较大的缺点，提高 LIBS系统重复测量的精密度。并采用灰度差分法评价函数和改进后的爬山法成功实现了激光诱导击穿光谱技术检测中焦点位置的自动搜寻和调节，为 LIBS检测仪开发了一套自动聚焦系统和相应的软硬件，较好地减小了 LIBS光谱强度多次重复测量的相对标准偏差。