Micro-LIBS三維精密掃描系統(tǒng)設(shè)計及實現(xiàn).pdf

1、激光誘導(dǎo)擊穿光譜(Laser Induced Breakdown Spectroscopy,簡稱 LIBS)是一種原位快速微損的定性定量分析技術(shù),因其具有分析時間短、無需樣品預(yù)處理、多元素同時分析等優(yōu)點,被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。貝類生物被稱為天然的“生物標(biāo)識器”,其貝殼成分及其含量能夠反映此地域的環(huán)境變化。LIBS技術(shù)可以分析固體、液體和氣體形態(tài)的樣品,并且無需樣品預(yù)處理或只需簡單的樣品預(yù)處理,對樣品的破壞性十分微小,測量迅速,基本可以實

2、時得出測量結(jié)果。然而,貝殼的季度或月生長線(層)厚度僅為微米量級,對應(yīng)的成分元素含量也呈現(xiàn)出微米尺度的空間分布,傳統(tǒng)的LIBS技術(shù)還不足以滿足微米量級的貝殼元素成分分析。Micro-LIBS技術(shù)是一種基于LIBS技術(shù)發(fā)展而來的微區(qū)分析技術(shù),采用的激光能量小,激光燒蝕體積小,提高了對樣品分析的空間分辨率,能夠滿足對貝殼微米量級的成分元素分析。
　　Micro-LIBS分析技術(shù)是一種采用低能量的脈沖激光激發(fā)完成待測物體表面的一維、二維

3、、三維的點陣掃描光譜分析技術(shù),在Micro-LIBS技術(shù)分析過程中,待測物體在X-Y平面內(nèi)進行微米量級的等間距移動,在Z軸方向上每個掃描點都需要進行激光聚焦,針對Micro-LIBS技術(shù)的需求,本論文設(shè)計實現(xiàn)了一套適用于 Micro-LIBS技術(shù)分析的三維精密掃描系統(tǒng),以完成Micro-LIBS技術(shù)分析過程中顯微聚焦和點陣掃描功能。
　　Micro-LIBS三維精密掃描系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)主要完成了以下工作:
　　1)根據(jù) Mic

4、ro-LIBS技術(shù)分析三維點陣掃描的精度要求,制定了整個系統(tǒng)的設(shè)計方案,包括三維精密電動平臺的搭建及其驅(qū)動器的選擇;微處理器的選型,及程序?qū)崿F(xiàn)流程;上位機串口通信及攝像頭聚焦實現(xiàn)方法等。
　　2)設(shè)計實現(xiàn)了系統(tǒng)硬件控制電路,主要圍繞STM32單片機展開,具體實現(xiàn) RS232通信及其命令協(xié)議,脈寬調(diào)制PWM波形的產(chǎn)生,限位傳感器信號獲取等。
　　3)設(shè)計實現(xiàn)了 LabVIEW控制軟件,主要完成串口通信和基于圖像清晰度聚焦評價算