(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210661785.1 (22)申请日 2022.06.13 (71)申请人 安徽工业大学 地址 243000 安徽省马鞍山市湖东路59号 (72)发明人 陈兆权　王伟业　陈思乐　徐笑娟　 张三阳　 (74)专利代理 机构 合肥左心 专利代理事务所 (普通合伙) 34152 专利代理师 刘琳 (51)Int.Cl. G01N 21/73(2006.01) G01N 21/01(2006.01) (54)发明名称 一种测定瞬态等离子体时空分辨辐射光谱 装置 (57)摘要 本发明公开了一种测定瞬态等离子体时空 分辨辐射光谱装置， 涉及光学仪器与光谱成像技 术领域。 一种测定瞬态等离子体时空分辨辐射光 谱装置， 包括采集装置、 数据处理与成像模块和 装置支架， 所述采集装置包括八个腔体， 每个腔 体内依次设置有带通滤光片、 光学透镜组件、 硅 光电二极管和光电放大器。 本发 明提出的一种测 定瞬态等离子体时空分辨辐射光谱装置， 采用八 个腔体与数据采集卡组成的光谱仪装置， 既可以 在空间上进行多位置的元素并行检测， 实现空间 分辨测量， 又可以通过数据采集卡的采集时间、 响应时间， 实现时间分辨测量， 在同一位置射流 截面上， 使用中心波长不同的带通滤光片， 随时 间变化对光谱的变化进行检测， 实现光谱分辨测 量。 权利要求书1页 说明书6页 附图7页 CN 114965445 A 2022.08.30 CN 114965445 A 1.一种测定瞬态等离子体时空分辨辐射光谱装置， 包括采集装置(1)、 数据处理与成像 模块(2)和 装置支架(3)， 其特征在于： 所述采集装置(1)包括八个腔体， 每个腔体内依次设 置有带通滤光片(1 1)、 光学透 镜组件(12)、 硅光电二极管(13)和光电放大器(14)； 所述数据处理与成像模块(2)包括数据采集卡(21)和上位机(22)， 数据采集卡(21)分 别与光电放大器(14)、 上位机(2 2)电性连接； 所述装置支架(3)包括固定板(31)和固定夹子(32)， 固定板(31)上活动连接有固定夹 子(32)， 固定 夹子(32)与采集装置(1)夹持连接 。 2.如权利要求1所述的一种测定瞬态等离子体时空分辨辐射光谱装置， 其特征在于： 所 述光学透镜组件(12)包括准直透镜(121)与聚焦透镜(122)， 准直透镜(121)的一侧靠近带 通滤光片(1 1)位置设置， 聚焦透 镜(122)的一侧靠 近硅光电二极管(13)位置设置 。 3.如权利要求1所述的一种测定瞬态等离子体时空分辨辐射光谱装置， 其特征在于： 所 述固定板(31)的数量为四个， 且四个固定板(31)首尾通过螺栓(311)连接， 固定板(31)的上 表面开设有梯形槽(312)， 梯形槽(312)内活动 连接有固定夹子(32)， 固定板(31)的一端设 置有旋转覆盖端(313)， 固定 板(31)的另一端设置有旋转支撑端(314)。 4.如权利要求3所述的一种测定瞬态等离子体时空分辨辐射光谱装置， 其特征在于： 所 述螺栓(311)的下端设置有吸盘。 5.如权利要求4所述的一种测定瞬态等离子体时空分辨辐射光谱装置， 其特征在于： 所 述旋转覆盖端(313)与旋转支撑端(314)相匹配， 且旋转覆盖端(313)与旋转支撑端(314)上 均设置有楔 形卡位(3131)， 相邻的两块固定板(31)的旋转覆盖端(313)与旋转支撑端(314) 通过楔形卡 位(3131)卡 合连接， 螺 栓(311)贯穿旋转支撑端(314)与旋转覆盖端(313)啮合。 6.如权利要求3所述的一种测定瞬态等离子体时空分辨辐射光谱装置， 其特征在于： 所 述固定夹子(32)包括夹持圈(321)、 支撑柱(322)、 锁紧组件(323)、 底部支撑台(324)和导向 套(325)， 夹持圈(321)的下端通过滑 圈与支撑柱(322)的上端活动 连接， 支撑柱(322)的下 端贯穿导向套(325)， 并延伸至梯形槽(312)内， 且支撑柱(322)置于梯形槽(312)内的一端 通过支撑弹簧(3241)与底部支撑台(324)连接， 支撑柱(322)的下端固定连接有锁紧组件 (323)， 锁紧组件(323)与底部支撑台(324)活动连接 。 7.如权利要求6所述的一种测定瞬态等离子体时空分辨辐射光谱装置， 其特征在于： 所 述夹持圈(321)的上端设置有压紧板(3211)， 压紧板(3211)的上端通过拉杆贯穿夹持圈 (321)， 拉杆置 于夹持圈(321)下端的位置上套接有抵紧弹簧。 8.如权利要求6所述的一种测定瞬态等离子体时空分辨辐射光谱装置， 其特征在于： 所 述锁紧组件(323)包括导向杆、 铰接块和抵紧杆， 导向杆的上端与支撑柱(322)固定连接， 导 向杆的下端与铰接块固定连接， 铰接块的侧 壁上铰连接有抵紧杆， 抵紧杆贯穿底部支撑台 (324)， 且抵紧杆与底部支撑台(324)铰连接 。 9.如权利要求8所述的一种测定瞬态等离子体时空分辨辐射光谱装置， 其特征在于： 所 述底部支撑台(324)的中心开设有通孔， 导 向杆的下端延伸至通孔内， 底部支撑台(324)的 侧壁上等距离的开设有活动孔， 抵紧杆与活动孔铰连接， 底部支撑台(32 4)的上端边缘固定 连接有支撑弹簧(3241)。 10.如权利要求6所述的一种测定瞬态等离子体时空分辨辐射光谱装置， 其特征在于： 所述导向套(325)的下端设置有限位板， 限位板与固定 板(31)的表面接触连接 。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114965445 A 2一种测定瞬态等离 子体时空分辨辐射光谱装 置 技术领域 [0001]本发明涉及 光学仪器与光谱 成像技术领域， 特别涉及一种测定瞬态等离子体时空 分辨辐射 光谱装置。 背景技术 [0002]大气压等离子体射流可以在开放的环境中产生等离子体， 且结构简单可靠， 富含 大量的化学活性粒子， 所以近年来在等离子体领域受到广泛的关注与应用,例如生物医学 的消毒杀菌,材料表面改性等。 不同的应用领域需求的等离子体特性有 所不同， 但是其作用 机理都是激发大量的活性粒子作用于待处理的物品。 因此对等离子体射流的粒子种类进 行 诊断， 描绘出这些粒子在射流内的时空分布， 能为在实际应用中等离子体射流存在的随意 性和盲目性问题提供参考。 光谱法是等离子体诊断的常用方法之一， 利用光谱仪测 量等离 子体激发的特定光谱， 再使用专 业软件对等离子体粒子参数进 行分析计算。 通过光谱分析， 得出等离子体粒子的种类， 实现光谱分辨； 通过测量精度计算， 得出测量的时间分辨率、 空 间分辨率， 实现时空分辨。 光谱诊断法具有针对性 强、 灵敏度高、 反应速度快等优点， 但是要 同时实现很高的时间 ‑空间分辨能力也成为了光谱诊断法的热点与难点。 [0003]中国专利 《一种多尺度时间分辨光谱仪》 (申请号： 202021710989.2， 授权公开号： CN212363426U， 授权公开 日： 2021.01.15)公开了一种多尺度时间分辨光谱仪， 该装置通过 光学延时实现了从几微秒到几十纳秒的时间分辨， 从而完成多尺度时间分辨光谱测 量， 满 足了研究较大时间尺度范围的动力学需求。 但这种装置仅适用于时间分辨测 量， 并且探测 光路的设计复杂， 不适合普通 实验室进 行实验测量， 所以该装置具有功能单一、 普适性不 强 的缺点。 [0004]中国专利 《一种可变空间分辨率的光场采集装置》 (申请号： 201911218286.X， 授权 公开号： CN110928113A， 授权公开日： 2020.03.15)公开了一种可变空间分辨率的光场采集 装置， 通过采用任务驱动的参数设计方法， 确定了光学附件的光学参数和装配参数， 并依靠 可伸缩式连接结构， 使成像系统空间分辨率连续可变， 满足了不同应用对于成像系统空间 分辨率灵活调节的实际需求。 但这种装置仅适用于空间分辨测量， 并且使用两台相 机的双 机位， 实验器材成本较高， 所以该装置具有功能单一、 成本高的缺 点。 [0005]因此， 设计一种测量精度高、 成本低、 普适性强， 又能满足时间 ‑空间分辨的时空分 辨诊断测量的光谱 装置具有重要意 义。 发明内容 [0006]本发明的目的在于提供一种测定瞬态等离子体时空分辨辐射光谱装置， 本测定瞬 态等离子体时空分辨辐 射光谱装置， 采用八个腔体与数据采集卡组成的光谱仪装置， 既可 以在空间上进行多位置的元素并行检测， 实现空间分辨测 量， 又可以通过数据采集卡的采 集时间、 响应时间， 实现时间分辨测量， 在同一位置射流截面上， 使用中心波长不同的带通 滤光片， 随时间变化对光谱的变化进 行检测， 实现光谱分辨测量； 采用S1336 ‑44BQ系列的硅说　明　书 1/6 页 3 CN 114965445 A 3