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龙图腾网获悉中国科学院上海技术物理研究所申请的专利一种激光同位素质谱仪获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN115901923B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-04-07发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202210811426.X，技术领域涉及：G01N27/64；该发明授权一种激光同位素质谱仪是由万雄;贾建军;王泓鹏;辛英健;马焕臻;方沛沛;段明康;刘重飞设计研发完成，并于2022-07-11向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种激光同位素质谱仪在说明书摘要公布了：本发明公开了一种激光同位素质谱仪，该质谱仪由控制器、LIBS子系统、SLRI子系统、时序控制器、离子传输初聚焦模块、TOF质量分析器组成。本发明的有益效果是，本发明的有益效果是，LIBS激光与二次激光共振电离SLRI的结合，在实现LIBS一次电离时，可同步实现元素的组成和含量初步分析；基于第一次LIBS得出的元素对应的同位素原子能级先验知识，在二次共振电离时，可优先选择共振波长。四路SLRI的光路配置，实现紫外至红外的可调谐激光输出，离子聚焦镜和反射镜的应用可实现时空同步聚焦高分辨质量传感。

本发明授权一种激光同位素质谱仪在权利要求书中公布了：1.一种激光同位素质谱仪，由控制器1、LIBS子系统34、SLRI子系统39、时序控制器4、离子传输初聚焦模块75、TOF质量分析器60组成；其特征在于： LIBS子系统34由LIBS激光器2、光谱仪36、光纤38、LIBS聚焦镜31、全反镜丙33、光纤耦合镜35组成，用以对样品26进行初级电离激发的同量，初步获取样品26的元素构成和含量；LIBS激光器2为半导体泵浦固体激光器，其发射的LIBS激光沿发射光轴32行进，经全反镜丙33反射后，转向至折反轴30，经LIBS聚焦镜31穿过上窗口29聚焦至样品舱25内的样品26上，产生的高温烧蚀剥离气化样品，并产生初级电离气团28；初级电离气团28中的等离子体冷却跃迁至低等级，辐射光沿主光轴37向上透过上窗口29，经光纤耦合镜35聚焦耦合进光纤38端面，然后传输进入光谱仪36，转化为LIBS光谱信号； SLRI子系统39由第一路OPO5、第一路超快泵浦激光器6、第二路超快泵浦激光器8、第二路OPO10、固体激光器12、比例分光片14、孪生染料激光器甲15、全反镜甲16、孪生染料激光器乙17、倍频模块18、全反镜乙19、双色片甲20、双色片乙21、双色片丙22、SLRI聚集透镜23组成；SLRI子系统39采用多路激光将LIBS子系统34电离样品26得到的初级电离气团28，进行选择性二次共振激发与电离；第一路超快泵浦激光器6和第二路超快泵浦激光器8为相同的固体激光器，它们发出的激光，分别沿第一电离光轴7、第二电离光轴9泵浦第一路OPO5和第二路OPO10；第一路OPO5在受泵浦后，保留信号光部分，为第一路SLRI激光，经双色片丙22反射后，沿主光轴37向上行进；第二路OPO10在受泵浦后，保留闲频光部分，为第二路SLRI激光，经双色片乙21反射后，沿主光轴37向上行进，再穿过双色片丙22后，与第一路SLRI激光汇合；固体激光器12发出的激光穿过比例分光片14，沿第三电离光轴11泵浦孪生染料激光器甲15，产生波长范围450-850nm可调谐的可见近红波段的激光，为第三路SLRI激光，经双色片甲20反射后，沿主光轴37向上行进，再穿过双色片乙21与双色片丙22后，与第一二路SLRI激光汇合；固体激光器12发出的激光经比例分光片14、全反镜甲16反射后，沿第四电离光轴13泵浦孪生染料激光器乙17，产生的可调谐的可见近红外波段的激光经倍频模块18倍频后，产生紫外段可调谐激光，为第四路SLRI激光，经全反镜乙19反射后，沿主光轴37向上行进，再穿过双色片甲20、双色片乙21与双色片丙22后，与第一二三路SLRI激光汇合；四路SLRI的光路配置，实现紫外至红外的可调谐激光输出，可满足所有同位素位移和原子超精细结构的二次激光共振电离质谱测量；汇合后的四路SLRI激光经SLRI聚集透镜23、下窗口24后，聚焦于LIBS子系统34电离样品26得到的初级电离气团28，进行选择性二次共振激发与电离； 离子传输初聚焦模块75由样品舱25、进样腔54、离子漏斗腔47、四极预杆腔49、四极杆腔57、八极杆腔59、直流电源甲41、直流电源乙40、脉冲电场控制器42、分子泵甲44、分子泵乙45、分子泵丙48、分子泵丁50、分子泵A51组成；其中，分子泵甲44用于将进样腔54抽成真空；分子泵乙45用于将离子漏斗腔47抽成真空；分子泵丙48用于将四极预杆腔49抽成真空；分子泵丁50用于将四极杆腔57抽成真空；分子泵A51用于将八极杆腔59抽成真空；样品舱25内有样品电极3，在样品电极3上装有样品26；样品舱25有下窗口24和上窗口29，方便LIBS子系统34和SLRI子系统39发射的电离激光进入，以及LIBS诱导等离子辐射光穿出；进样腔54内有锥形电极甲43、锥形电极乙52、进样孔53；样品电极3与两锥形电极构成三电极系统，直流电源甲41提供样品电极3与锥形电极甲43之间的加速电场；直流电源乙40提供锥形电极甲43和锥形电极乙52之间的加速电场；直流电源甲41的正负极电压由脉冲电场控制器42施加，施加的时间为当激光连续电离的离子积累到一定浓度；离子经过三电极系统的电场加速后通过进样孔53进入离子漏斗腔47，离子漏斗腔47内有阱形离子漏斗46，用于对进入的离子进行预聚焦；四极预杆腔49内有四极预杆55，四极杆腔57内有四极杆56；八极杆腔59内有八极杆58；三者串联，对进入的离子进行进一步聚焦； TOF质量分析器60由分子泵B62、离子聚焦镜甲63、底部离子反射镜64、底部电场控制器65、飞行入孔66、正交电场控制器67、推斥极68、顶部电场控制器69、顶部离子反射镜70、离子聚焦镜丙72、级联MCP73、信号处理电路74、离子聚焦镜丁76、离子聚焦镜乙79组成，其中，分子泵B62用于将TOF质量分析器60抽成真空；从八极杆58出来的离子经飞行入孔66进入TOF质量分析器60；正交电场控制器67在推斥极68施加一个垂直于入射离子的正交电场，离子进入TOF质量分析器60后，在正交电场的作用下，改变飞行方向，沿飞行轴甲61飞行，同时离子聚焦镜甲63对离子的飞行的空间进行约束，使其进入底部离子反射镜64；底部离子反射镜64受底部电场控制器65控制，底部电场控制器65施加的电场由减速加速电场和反射电场所组成；具较高动能的离子首先进入反射器，跟随其后的是动能较低的离子，前者由于动能较大因而进入反射器的深度较后者更深，导致在反射器中的滞留时间较长；适当的选择电位和尺寸,可使高能离子在无场漂移区飞行时间较短的问题由在反射镜中较长的停留时间补偿；离子经底部离子反射镜64反射后转向飞行轴乙78飞行，并受到离子聚焦镜乙79的空间约束后进入顶部离子反射镜70；顶部离子反射镜70受顶部电场控制器69控制，顶部电场控制器69施加的电场也由减速加速电场和反射电场所组成；离子经顶部离子反射镜70反射后转向飞行轴丙71飞行，并受到离子聚焦镜丙72的空间约束后进入底部离子反射镜64，再次反射后，转向飞行轴丁77飞行，再经离子聚焦镜丁76空间约束后进入级联MCP73，经级联MCP73传感后，形成电信号送至信号处理电路74，信号处理电路74从信号中提取出不同离子的飞行时间，将飞行时间转化为离子的质量与电荷值，将这些数据送至控制器1，从而实现对样品26组成元素及同位素的精确分析；TOF质量分析器60中，飞行轴甲61、飞行轴乙78、飞行轴丙71、飞行轴丁77在空间形成W几何构形； 时序控制器4用于开启并控制LIBS激光器2、光谱仪36、第一路超快泵浦激光器6、第二路超快泵浦激光器8、固体激光器12启动的时序关系； 控制器1用于开启时序控制器4，接收光谱仪36的LIBS光谱数据进行分析；用于调谐第一路OPO5、第二路OPO10、孪生染料激光器甲15、孪生染料激光器乙17的四路SLRI输出波长；用于开启信号处理电路74，并接收其数据进行同位素含量分析。

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