CN103822907B - 用于原子荧光光谱检测的多参数仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于原子荧光光谱检测的多参数仪，包括：原子荧光光谱检测装置和多参数仪主机；原子荧光光谱检测装置用于接收多参数仪主机导出的气体试样，并将气体试样转化成原子蒸汽，经过光路形成光谱检测信号，以供后续的数据采集及分析处理；多参数仪主机设有待检测试样输入口，包括：气体试样输入口和液体试样输入口，多参数仪主机用于将外界的气体试样导入原子荧光光谱检测装置或者从外界的液体试样分离出气体试样并将分离出的气体试样导入原子荧光光谱检测装置，多参数仪主机还用于采集生成的光谱检测信号并处理得到待检测试样中预定元素的检测结果，从而提高了检测设备的通用性，方便携带，实用性高。

Description

用于原子荧光光谱检测的多参数仪

技术领域

本发明涉及原子荧光光谱检测领域，特别地，涉及一种用于原子荧光光谱检测的多参数仪。

背景技术

环境污染尤其是涉及到与人们生活密切相关的水体污染受到越来越多的关注，对检测数据的实时性和准确性的要求越来越高。

砷、汞、硒、铅、镉等重金属元素是污染应急监测中最为关注的元素。现有的分析仪都是分别用于水质或者气体的参数分析，外廓尺寸大且体重不便携带，成本高，且都用于实验室检测。

现有技术中尚未提供用于现场监测，且能满足水质及气体的应急监测的分析仪，随着环境保护监测的需要，国家和各级政府对环保的重视和投入的力度加大，因此，亟需提供一种既能检测水质试样，又能检测气体试样的现场监测仪。

发明内容

本发明目的在于提供一种用于原子荧光光谱检测的多参数仪，以解决现有的分析仪不能兼容水体试样和气体试样造成的监测不便的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种用于原子荧光光谱检测的多参数仪，包括：原子荧光光谱检测装置和多参数仪主机；

原子荧光光谱检测装置用于接收多参数仪主机导出的气体试样，并将气体试样转化成原子蒸汽，经过光路形成光谱检测信号，以供后续的数据采集及分析处理；

多参数仪主机设有待检测试样输入口，待检测试样输入口包括：用于导入气体试样的气体试样输入口和用于导入液体试样的液体试样输入口，多参数仪主机用于将外界的气体试样导入原子荧光光谱检测装置或者从外界的液体试样分离出气体试样并将分离出的气体试样导入原子荧光光谱检测装置，多参数仪主机还包括数据处理分析装置，数据处理分析装置用于采集原子荧光光谱检测装置生成的光谱检测信号并处理得到待检测试样中预定元素的检测结果。

进一步地，多参数仪主机包括：液体试样输入装置、加热消解混合装置、气液分离装置、导出装置和载气导入装置；

液体试样输入装置用于导入外界的液体试样及辅助试样，并将液体试样及辅助试样输出至加热消解混合装置，辅助试样用于与液体试样在加热消解混合装置中进行加热及消解反应以分离出气体试样；

载气导入装置用于将外界的载气导入加热消解混合装置，载气用于稳定的承载分离出的气体试样，以供分离出的气体试样进入气液分离装置；

加热消解混合装置用于将液体试样、辅助试样及载气混合并加热、消解，并将经消解后的试样输出至气液分离装置；

气液分离装置用于对经消解后的试样进行液气分离，并将分离得到的气体试样经导出装置输出至原子荧光光谱检测装置；

导出装置为三通电磁阀，三通电磁阀的第一输入口设为气体试样输入口，三通电磁阀的第二输入口与气液分离装置的输出口连接，三通电磁阀的输出口连通至原子荧光光谱检测装置。

进一步地，导出装置的输出口经富集装置连接至原子荧光光谱检测装置，富集装置用于吸收气体试样中的有毒物质。

进一步地，液体试样输入装置为五联体电磁阀，五联体电磁阀分别连接液体试样输入口、辅助试样输入口、加热消解混合装置输入口，五联体电磁阀的输入端连接用于对液体试样进行定量的定容装置。

进一步地，载气导入装置为流量计，流量计具有两个输出端口，流量计的第一输出端口连接至加热消解混合装置，流量计的第二输出端口连接至原子荧光光谱检测装置。

进一步地，多参数仪主机还包括控制器，控制器用于控制液体试样输入装置、加热消解混合装置、气液分离装置、导出装置及载气导入装置的工作状态，并接收数据处理分析装置生成的检测结果。

进一步地，控制器还设有用于与监控中心进行远程通信的通讯模块，以传递检测结果给监控中心或者接收监控中心的监控指令。

进一步地，原子荧光光谱检测装置包括：阴极激发荧光模块、第一光路模块、原子化器模块、第二光路模块、光电检测控制模块；

阴极激发荧光模块输出的荧光依次经第一光路模块、第二光路模块进入光电检测控制模块，原子化器模块位于第一光路模块与第二光路模块的光路中，用于将吸入的气体试样转化成原子蒸汽，以吸收位于第一光路模块与第二光路模块的光路中的辐射光的特征波长；

光电检测控制模块用于检测第二光路模块的光信号并经光电转换生成光谱检测信号，光谱检测信号为电信号。

进一步地，预定元素包括：砷、汞、硒、铅、锗、锡、锑、铋、镉、碲、锌、金中的一种或者多种。

本发明具有以下有益效果：

本发明多参数仪，通过在多参数仪主机上设置气体试样入口和液体试样入口，使得当待检测试样为气体试样时，将气体试样导入原子荧光光谱检测装置进行光谱检测，当待测试样为液体试样时，多参数仪主机从液体试样中分离出气体试样并将分离出的气体试样导入原子荧光光谱检测装置进行光谱检测，由于该多参数仪主机同时兼容气体试样和液体试样，针对液体试样进行检测时，从液体试样中分离出气体试样进行检测，使得液体试样及气体试样共用一套原子荧光光谱检测装置，节省了成本，并提高了检测设备的通用性，方便携带，实用性高。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例用于原子荧光光谱检测的多参数仪的原理方框示意图。

附图标记说明：

100、原子荧光光谱检测装置；101、阴极激发荧光模块；102、第一光路模块；103、原子化器模块；104、第二光路模块；105、光电检测控制模块；200、多参数仪主机；

201、液体试样输入装置；202、加热消解混合装置；203、气液分离装置；204、导出装置；205、载气导入装置；206、富集装置；207、定容装置；208、数据处理分析装置；209、控制器。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

参照图1，本发明的优选实施例提供了一种用于原子荧光光谱检测的多参数仪，包括：原子荧光光谱检测装置100和多参数仪主机200。其中，原子荧光光谱检测装置100用于接收多参数仪主机200导出的气体试样，并将气体试样转化成原子蒸汽，经过光路形成光谱检测信号，以供后续的数据采集及分析处理。多参数仪主机200导出的气体试样有两种来源：一种是来自外界的气体试样；另一种是将外界的液体试样经加热、消解反应后分离得到的气体试样。

本实施例中，多参数仪主机200设有待检测试样输入口，该待检测试样输入口包括：气体试样输入口和液体试样输入口，多参数仪主机200用于将外界的气体试样导入原子荧光光谱检测装置100或者从外界的液体试样分离出气体试样并将分离出的气体试样导入原子荧光光谱检测装置100，多参数仪主机200还用于采集原子荧光光谱检测装置100生成的光谱检测信号并处理得到待检测试样中预定元素的检测结果。

本实施例多参数仪，通过在多参数仪主机上设置气体试样入口和液体试样入口，使得当待检测试样为气体试样时，将气体试样导入原子荧光光谱检测装置进行光谱检测，当待测试样为液体试样时，多参数仪主机从液体试样中分离出气体试样并将分离出的气体试样导入原子荧光光谱检测装置进行光谱检测，由于该多参数仪主机同时兼容气体试样和液体试样，针对液体试样进行检测时，从液体试样中分离出气体试样进行检测，使得液体试样及气体试样共用一套原子荧光光谱检测装置，节省了成本，并提高了检测设备的通用性，方便携带，实用性高。

参照图1，本实施例中，原子荧光光谱检测装置100包括：阴极激发荧光模块101、第一光路模块102、原子化器模块103、第二光路模块104、光电检测控制模块105。其中，阴极激发荧光模块101输出的荧光依次经第一光路模块102、第二光路模块104进入光电检测控制模块105，原子化器模块103位于第一光路模块102与第二光路模块104的光路中，用于将吸入的气体试样转化成原子蒸汽，以吸收位于第一光路模块102与第二光路模块104的光路中的辐射光的特征波长；光电检测控制模块105用于检测第二光路模块104的光信号并经光电转换生成光谱检测信号，光谱检测信号为电信号。本实施例中，阴极激发荧光模块101、第一光路模块102、原子化器模块103、第二光路模块104及光电检测控制模块105均用原子荧光光谱检测领域的通用模块，其中，阴极激发荧光模块101用于激发产生荧光并射向第一光路模块102，第一光路模块102选用双凸透镜以将荧光穿透并汇聚射入原子化器模块103，原子化器模块103将吸入的气体试样进行原子化转化成原子蒸汽后，基态原子根据其元素的相应性质即可吸收光路中光信号的特征波长，第二光路模块104利用双凸透镜将原子化器模块103的原子蒸汽吸收光谱穿透并汇聚射入光电检测控制模块105，光电检测控制模块105即可根据预定元素的特征谱线并经光电转换生成反应光谱检测信号的电信号。本实施例中，原子荧光光谱检测装置100可检测的预定元素包括：砷、汞、硒、铅、锗、锡、锑、铋、镉、碲、锌、金。

本实施例中，多参数仪主机200包括：液体试样输入装置201、加热消解混合装置202、气液分离装置203、导出装置204和载气导入装置205。其中，

液体试样输入装置201用于导入外界的液体试样及辅助试样，并将液体试样及辅助试样输出至加热消解混合装置202，辅助试样用于与液体试样在加热消解混合装置202中进行加热及消解反应以分离出气体试样；

载气导入装置205用于将外界的载气导入加热消解混合装置202，载气用于稳定的承载分离出的气体试样，以供分离出的气体试样进入气液分离装置203；

加热消解混合装置202用于将液体试样、辅助试样及载气混合并加热、消解，并将经消解后的试样输出至气液分离装置203；

气液分离装置203用于对经消解后的试样进行液气分离，并将分离得到的气体试样经导出装置204输出至原子荧光光谱检测装置100；

导出装置204为三通电磁阀，三通电磁阀的第一输入口设为气体试样输入口，三通电磁阀的第二输入口与气液分离装置203的输出口连接，三通电磁阀的输出口连通至原子荧光光谱检测装置100。

本实施例中，加热消解混合装置202用于对液体试样进行加热、消解以分离出气体试样，需要说明的是，针对不同参数元素检测，要根据待检测元素的特性采用不同的消解工艺方法并选择相应的辅助试样。以参数汞的检测为例，加入的辅助试样为作为还原剂的KBH4(硼氢化钾)，KBH4将二价汞离子还原成金属汞。在其他实施例中，针对不同的参数元素，本领域技术人员可选择酸性介质的氧化剂或者还原剂。加热消解混合装置202具体包括用于容纳试样的玻璃池组件、用于给试样进行加热的加热组件及相应的辅助控制部件，如温控传感器、电磁阀。本实施例中，加热消解混合装置202接收液体试样输入装置201导入的液体试样及辅助试样，对液体试样和辅助试样进行混合加热、及消解反应，经消解反应后的试样在载气的承载作用下进入气液分离装置203，且加热消解混合装置202将经消解反应后的废液经电磁阀排出。

本实施例中，优选地，载气导入装置205为流量计，流量计具有两个输出端口，流量计的第一输出端口连接至加热消解混合装置202，流量计的第二输出端口连接至原子荧光光谱检测装置100中的原子化器模块103，流量计在指令控制下将载气导入至加热消解混合装置202或者导入至原子化器模块103。载气导入加热消解混合装置202时，用于稳定承载经消解反应后分离出的气体试样，载气导入原子化器模块103时，用于在原子化器模块103内对气体试样起屏蔽作用。载气导入装置205采用流量计对导入的载气进行计量，使得承载的气体试样的流量稳定，提高了信号的检测精度及准确度。

优选地，本实施例中，液体试样输入装置201为五联体电磁阀，五联体电磁阀分别连接液体试样输入口、辅助试样输入口、加热消解混合装置202输入口，五联体电磁阀的输入端连接用于对液体试样进行定量的定容装置207。五联体电磁阀经过定容装置207可精确控制试样的容量，从而提高检测精度。

优选地，导出装置204的输出口经富集装置206连接至原子荧光光谱检测装置100，富集装置206用于吸收气体试样中的有毒物质。本实施例中个，富集装置206为针对剧毒重金属汞元素而设的，利用汞极易与某些金属(金、银、铜、铂等)形成汞齐，加热汞齐又释放出汞蒸汽加以测定。本实施例中，富集装置206包括电热丝组件、捕汞管组件、风扇、载气与样气的入口管路、释放口管路、固定结构部件和电源接口。

本实施例中，多参数仪主机200包括数据处理分析装置208，数据处理分析装置208用于接收原子荧光光谱检测装置100生成的光谱检测信号并处理得到待检测试样中预定元素的检测结果。多参数仪主机200还包括控制器209，控制器209用于控制液体试样输入装置201、加热消解混合装置202、气液分离装置203、导出装置204及载气导入装置205的工作状态，其中，液体试样输入装置201根据控制器209的指令输入液体试样、辅助试样，加热消解混合装置202根据控制器209的指令对接收的液体试样、辅助试样进行加热、消解反应，气液分离装置203根据控制器209的指令对消解反应后的试样和载气进行气液分离，并将分离后的载气及气体试样输出至导出装置204，并将分离后的废液经电磁阀排出，导出装置204根据控制器209的指令将分离出的气体试样导入富集装置206或者将外界的气体试样导入富集装置206，载气导入装置205根据控制器209的指令将载气导入加热消解混合装置202或者将载气导入原子化器模块103。且控制器209接收数据处理分析装置208生成的检测结果。本实施例，经控制器209输入控制指令，实现了对检测过程的智能控制。

优选地，控制器209还设有用于与监控中心进行远程通信的通讯模块，以传递检测结果给监控中心或者接收监控中心的监控指令。本实施例中，通讯模块选用GPRS通信模块，这样，就可实现检测数据的远程上传及接收远程的监控指令，便于现场监测，将多参数仪的适用范围扩展至环保、石油、化工、采矿、冶金等行业的野外、车载及船载上的监测使用，且方便监控中心对监控站或者现场的环保监控的管理。

下面分别对本实施例多参数仪检测液体试样和气体试样的流程进行介绍：

1、检测液体试样时，液体试样从液体试样输入装置201导入，并经定容装置207的定量控制后吸入加热消解混合装置202，并与经液体试样输入装置201导入的辅助试样进行加热和消解，废液经电磁阀排出，消解反应后产生的气体在载气的承载作用下进入气液分离装置203。气液分离装置203继续对消解反应后的气体进行气液分离，并将废液排出，分离出来的气体经导出装置204进入富集装置206，此时，作为导出装置204的三通电磁阀关闭外界的气体试样入口，将分离出的气体导入富集装置206，富集装置206对气体中的有毒物质进行富集，并将经富集处理后的气体输出至原子化器模块103。原子化器模块103将经富集装置206吸入的气体与经流量计吸入的载气转化成原子蒸汽。原子蒸汽吸收第一光路模块102射出的荧光的特征波长，其光谱被第二光路模块104穿透并汇聚射入光电检测控制模块105，光电检测控制模块105即可根据预定元素的特征谱线并经光电转换生成反应光谱检测信号的电信号，数据处理分析装置208接收光电检测控制模块105生成的光谱检测信号并处理得到待检测试样中预定元素的检测结果。进一步，数据处理分析装置208可将检测结果经控制器209上传给远程监控中心。且检测过程中的修正参数、控制指令及流程均可经控制器209本地输入或者由远程监控中心发送给控制器209。

2、检测气体试样时，将经预处理的气体试样经三通电磁阀进入富集装置206，此时，三通电磁阀将与气液分离装置203的输出口连通的第二输入口关闭，仅导通与气体试样输入口连通的第一输入口。富集装置206对气体中的有毒物质进行富集，并将经富集处理后的气体输出至原子化器模块103。原子化器模块103将经富集装置206吸入的气体与经流量计吸入的载气转化成原子蒸汽，后续的检测流程与液体试样的检测流程相同。

本实施例，在检测不同参数元素时，可根据该参数元素的特性和要求来选择不同的载气、辅助试样及检测流程。本实施例多参数仪针对液体试样进行检测时，从液体试样中分离出气体试样进行检测，使得液体试样及气体试样共用一套原子荧光光谱检测装置，节省了成本，并提高了检测设备的通用性，方便携带，实用性高。且检测设备的灵敏度高、光谱干扰少、工作曲线线性范围宽，并能在线远距离传输检测数据到监控中心和接收监控中心的控制指令，便于在野外、车载及船载上监测使用。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于原子荧光光谱检测的多参数仪，其特征在于，包括：原子荧光光谱检测装置(100)和多参数仪主机(200)；

所述原子荧光光谱检测装置(100)用于接收所述多参数仪主机(200)导出的气体试样，并将所述气体试样转化成原子蒸汽，经过光路形成光谱检测信号，以供后续的数据采集及分析处理；

所述多参数仪主机(200)设有待检测试样输入口，所述待检测试样输入口包括：待检测气体试样输入口和待检测液体试样输入口，所述待检测气体试样输入口用于导入外界待检测的气体试样，所述待检测液体试样入口用于导入待检测的液体试样，所述多参数仪主机(200)用于将外界的气体试样导入所述原子荧光光谱检测装置(100)或者从外界的液体试样分离出气体试样并将分离出的气体试样导入所述原子荧光光谱检测装置(100)，所述多参数仪主机(200)还包括数据处理分析装置(208)，所述数据处理分析装置(208)用于采集所述原子荧光光谱检测装置(100)生成的光谱检测信号并处理得到待检测试样中预定元素的检测结果；

所述多参数仪主机(200)包括：液体试样输入装置(201)、加热消解混合装置(202)、气液分离装置(203)、导出装置(204)和载气导入装置(205)；

所述液体试样输入装置(201)用于导入外界的液体试样及辅助试样，并将所述液体试样及辅助试样输出至所述加热消解混合装置(202)，所述辅助试样用于与所述液体试样在所述加热消解混合装置(202)中进行加热及消解反应以分离出气体试样；

所述载气导入装置(205)用于将外界的载气导入所述加热消解混合装置(202)，所述载气用于稳定的承载分离出的气体试样，以供分离出的气体试样进入所述气液分离装置(203)；

所述加热消解混合装置(202)用于将所述液体试样、辅助试样及载气混合并加热、消解，并将经消解后的试样输出至所述气液分离装置(203)；

所述气液分离装置(203)用于对经消解后的试样进行液气分离，并将分离得到的气体试样经导出装置(204)输出至所述原子荧光光谱检测装置(100)；

所述导出装置(204)为三通电磁阀，所述三通电磁阀的第一输入口设为气体试样输入口，所述三通电磁阀的第二输入口与所述气液分离装置(203)的输出口连接，所述三通电磁阀的输出口连通至所述原子荧光光谱检测装置(100)；

所述导出装置(204)的输出口经富集装置(206)连接至所述原子荧光光谱检测装置(100)，所述富集装置(206)用于吸收气体试样中的有毒物质；所述富集装置(206)包括电热丝组件、捕汞管组件、风扇、载气与样气的入口管路、释放口管路、固定结构部件和电源接口。

2.根据权利要求1所述的用于原子荧光光谱检测的多参数仪，其特征在于，

所述液体试样输入装置(201)为五联体电磁阀，所述五联体电磁阀分别连接液体试样输入口、辅助试样输入口、加热消解混合装置(202)输入口，所述五联体电磁阀的输入端连接用于对液体试样进行定量的定容装置(207)。

3.根据权利要求2所述的用于原子荧光光谱检测的多参数仪，其特征在于，

所述载气导入装置(205)为流量计，所述流量计具有两个输出端口，所述流量计的第一输出端口连接至所述加热消解混合装置(202)，所述流量计的第二输出端口连接至所述原子荧光光谱检测装置(100)。

4.根据权利要求3所述的用于原子荧光光谱检测的多参数仪，其特征在于，

所述多参数仪主机(200)还包括控制器(209)，所述控制器(209)用于控制液体试样输入装置(201)、加热消解混合装置(202)、气液分离装置(203)、导出装置(204)及载气导入装置(205)的工作状态，并接收所述数据处理分析装置(208)生成的检测结果。

5.根据权利要求4所述的用于原子荧光光谱检测的多参数仪，其特征在于，

所述控制器(209)还设有用于与监控中心进行远程通信的通讯模块，以传递检测结果给所述监控中心或者接收监控中心的监控指令。

6.根据权利要求5所述的用于原子荧光光谱检测的多参数仪，其特征在于，

所述原子荧光光谱检测装置(100)包括：阴极激发荧光模块(101)、第一光路模块(102)、原子化器模块(103)、第二光路模块(104)、光电检测控制模块(105)；

所述阴极激发荧光模块(101)输出的荧光依次经所述第一光路模块(102)、第二光路模块(104)进入所述光电检测控制模块(105)，所述原子化器模块(103)位于所述第一光路模块(102)与所述第二光路模块(104)的光路中，用于将吸入的气体试样转化成原子蒸汽，以吸收位于所述第一光路模块(102)与所述第二光路模块(104)的光路中的辐射光的特征波长；

所述光电检测控制模块(105)用于检测所述第二光路模块(104)的光信号并经光电转换生成光谱检测信号，所述光谱检测信号为电信号。

7.根据权利要求1所述的用于原子荧光光谱检测的多参数仪，其特征在于，

所述预定元素包括：砷、汞、硒、铅、锗、锡、锑、铋、镉、碲、锌、金中的一种或者多种。