CN106018450A - 一种采用全反射x射线荧光技术的全自动在线监测系统及方法 - Google Patents

一种采用全反射x射线荧光技术的全自动在线监测系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种采用全反射X射线荧光技术的全自动在线水质监测系统和方法，该监测系统包括取样机构、基体、前处理设备、检测设备、后处理设备、转移机构以及控制机构。本发明的全自动在线水质监测系统采用全反射X射线荧光分析技术，可以在水样分析过程中实现全自动的试样制备、全反射X射线荧光检测、基体清洗流程，而且此过程可以循环执行从而实现对流通池中动态变化的测量对象进行全自动在线监测。

Description

一种采用全反射X射线荧光技术的全自动在线监测系统及方法
技术领域
本发明涉及检测分析技术领域，特别是涉及一种采用全反射X射线荧光技术的全自动在线监测系统及方法。
背景技术
全反射X射线荧光分析技术具有多元素同步快速分析的优势，但目前全反射X射线荧光分析技术应用于水样分析时无法实现全自动在线监测，不能在无人值守的条件下对动态变化的测量对象进行周期性的自动监测，人工成本较高，难以掌握测量对象的动态变化规律。
全反射X射线荧光分析技术应用于水样分析时因采用手工方式进行试样制备和基体清洗，依赖于人员经验等因素，不易实现质量控制，易影响测量结果的一致性。
因此有必要开发一种能够实现全自动在线水质的监测系统和方法。
发明内容
基于此，本发明的目的是提供一种采用全反射X射线荧光技术的全自动在线监测系统。
具体的技术方案如下：
一种采用全反射X射线荧光技术的全自动在线监测系统，包括：
取样机构，包括移动设备和取样器，所述取样器安装于所述移动设备上，用于获取待测水样，并可在所述移动设备的带动下在取样区和前处理区之间移动；
基体，用于承载所述待测水样；
前处理设备，用于对承载所述待测水样的基体进行前处理操作；
检测设备，用于对前处理后的基体进行检测分析；
后处理设备，用于对检测分析后的基体进行后处理；
转移机构，包括转移设备和转移头，所述转移头安装于所述转移设备上，并可在所述转移设备的带动下移动，用于将所述基体从前处理设备转移至所述检测设备以及将所述基体从所述检测设备转移至后处理设备；以及
控制机构，与所述取样机构、前处理设备、检测设备、转移机构及后处理设备电连接，用于控制所述取样机构、前处理设备、检测设备、转移机构及后处理设备的运行。
在其中一些实施例中，所述检测设备为全反射x射线荧光分析仪。
在其中一些实施例中，所述取样器具有取样状态位和放样状态位，所述前处理设备与所述放样状态位相配合。
在其中一些实施例中，所述转移头具有前处理状态位、检测状态位以及后处理状态位，所述前处理状态位与所述放样状态位相配合，所述检测状态位与所述检测设备相配合，所述后处理状态位与所述后处理设备相配合。
在其中一些实施例中，所述后处理设备包括清洗设备和烘干设备。
在其中一些实施例中，所述清洗设备设有搅拌装置或超声装置。
在其中一些实施例中，所述移动头为机械臂。
在其中一些实施例中，所述基体的材质为石英玻璃。
本发明的另一目的是提供一种全自动在线水质监测方法。
具体的技术方案如下：
一种采用全反射X射线荧光技术的全自动在线监测方法，采用上述采用全反射X射线荧光技术的全自动在线监测系统，包括如下步骤：
获取待测水样；
将所述待测水样承载于所述基体上；
采用所述前处理设备对承载有所述待测水样的基体进行前处理操作；
将前处理后的基体加载至所述检测设备进行检测分析；
采用所述后处理设备对检测分析后的基体进行后处理操作。
在其中一些实施例中，全自动在线水质监测方法包括如下步骤：
所述获取待测水样：所述控制机构控制所述移动设备，将所述取样器运行至取样区，从流通池中吸取待测水样；
所述将所述待测水样承载于所述基体上：所述控制机构控制所述移动设备，将所述取样器运行至前处理区，将所述待测水样滴加在所述基体上；
所述采用所述前处理设备对承载有所述待测水样的基体进行前处理操作：所述控制机构控制所述转移头夹持所述基体，将所述基体置于前处理设备的电热板表面进行加热，使基体上的所述待测水样受热蒸发变干形成薄膜状的试样；
所述将前处理后的基体加载至所述检测设备进行检测分析：所述控制机构控制所述转移头夹持所述基体，所述转移设备带动所述转移头将所述基体从所述前处理设备转移至所述检测设备；
所述采用所述后处理设备对检测分析后的基体进行后处理操作：所述控制机构控制所述转移设备，带动所述转移头将所述基体从所述检测设备转移至所述后处理设备；
重复上述步骤。
本发明的有益效果如下：
本发明设计了一种全自动的在线水质监测系统，采用全反射X射线荧光分析技术，可以在水样分析过程中实现全自动的试样制备、全反射X射线荧光检测、基体清洗流程，而且此过程可以循环执行从而实现对流通池中动态变化的测量对象进行全自动在线监测。
附图说明
图1为本发明全自动在线水质监测系统示意图；
图2为本发明全自动在线水质监测系统检测流程图；
图3为检测设备原理图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“安装于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连通”另一个元件，它可以是直接连通到另一个元件或者可能同时存在居中元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
参考图1，本实施例一种采用全反射X射线荧光技术的全自动在线水质监测系统，包括：
取样机构，包括移动设备和取样器，所述取样器安装于所述移动设备上，用于获取待测水样，并可在所述移动设备的带动下在取样区和前处理区之间移动；
基体，用于承载所述待测水样，所述基体的材质可以为石英玻璃；
前处理设备，用于烘干承载于所述基体上的所述待测水样；所述取样器具有取样状态位和放样状态位，所述前处理设备与所述放样状态位相配合；
检测设备，用于对前处理后的基体进行检测分析，本实施例中所述检测设备为全反射x射线荧光分析仪；
后处理设备，用于对检测分析后的基体进行后处理，可以理解的，所述后处理设备包括清洗设备和烘干设备；
转移机构，包括转移设备和转移头，所述转移头安装于所述转移设备上，并可在所述转移设备的带动下移动，用于将所述基体从前处理设备转移至所述检测设备以及将所述基体从所述检测设备转移至后处理设备；
所述转移头具有前处理状态位、检测状态位以及后处理状态位，所述前处理状态位与所述放样状态位相配合，所述检测状态位与所述检测设备相配合，所述后处理状态位与所述后处理设备相配合；本实施例中转移头为机械臂，可用于夹持所述基体；
以及控制机构，与所述取样机构、前处理设备、检测设备、转移机构及后处理设备点连接，用于控制所述取样机构、前处理设备、检测设备、转移机构及后处理设备的运行。
采用上述全自动在线水质检测系统进行水质检测的方法，包括如下步骤(步骤流程如图2所示)：
获取待测水样：所述控制机构控制所述移动设备(自动移液器)，将所述取样器运行至取样区，从流通池中吸取一定量的待测水样；
将所述待测水样承载于所述基体上：所述控制机构控制所述移动设备(自动移液器)，将所述取样器运行至前处理区，将所述待测水样滴加在所述基体上；
采用所述前处理设备对承载有所述待测水样的基体进行前处理操作：所述控制机构控制所述转移头(机械臂)夹持所述基体，将其置于前处理设备的电热板表面进行加热，使基体上的所述待测水样受热蒸发变干形成薄膜状的试样；
将前处理后的基体加载至所述检测设备进行检测分析：所述控制机构控制所述转移头夹持所述基体，所述转移设备带动所述转移头将所述基体从所述前处理设备转移至所述检测设备，所述控制机构控制所述转移头(机械臂)夹持所述基体(基体上有形成薄膜状的试样)加载于所述检测设备(全反射x射线荧光分析仪，检测原理如图2所示)，相对入射X射线调整入射角度和入射高度以实现入射X射线对样品的全反射激发，激发产生的X射线荧光由能量色散探测器检测，荧光强度经放大后由耦合的多通道分析器转换为X射线荧光，计算机对实测光谱进行数据采集与处理，根据特征X射线光子能量确定水样的元素种类，并根据荧光强度分析各元素的浓度；
采用所述后处理设备对检测分析后的基体进行后处理操作：完成检测后，所述控制机构控制所述转移头(机械臂)将所述基体从所述检测设备转移至所述后处理设备；所述后处理设备包括清洗设备和烘干设备；
本实施例中所述转移头(机械臂)将所述基体转移至稀硝酸清洗液中进行清洗，清洗过程中采用搅拌子进行电磁搅拌，使膜状试样脱离石英玻璃基体，可以理解的，也可以采用超声清洗；
所述转移头(机械臂)将所述基体从清洗液转移至蒸馏水中进行再次清洗，清洗过程中采用搅拌子进行电磁搅拌，去除残留在玻璃片表面的清洗液和试样，可以理解的，也可以采用超声清洗；
清洗完成后，所述转移头(机械臂)将石英玻璃基体再次置于电热板表面进行加热烘干，此石英玻璃基体可用于下一轮试样制备。
上述步骤可以周期性重复自动执行，从而周期性的获取流通池中水样的元素种类和浓度信息，掌握其动态变化规律。
本实施例的全自动在线水质监测方法可以消除人工取样分析因个体经验差异等因素造成的检测质量不稳定，保证测量结果的一致性。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种采用全反射X射线荧光技术的全自动在线监测系统，其特征在于，包括：
取样机构，包括移动设备和取样器，所述取样器安装于所述移动设备上，用于获取待测水样，并可在所述移动设备的带动下在取样区和前处理区之间移动；
基体，用于承载所述待测水样并完成试样制备的载体；
前处理设备，用于对承载所述待测水样的基体进行前处理操作；
检测设备，用于对前处理后的基体进行检测分析；
后处理设备，用于对检测分析后的基体进行后处理；
转移机构，包括转移设备和转移头，所述转移头安装于所述转移设备上，并可在所述转移设备的带动下移动，用于将所述基体从前处理设备转移至所述检测设备以及将所述基体从所述检测设备转移至后处理设备；以及
控制机构，与所述取样机构、前处理设备、检测设备、转移机构及后处理设备电连接，用于控制所述取样机构、前处理设备、检测设备、转移机构及后处理设备的运行。
2.根据权利要求1所述的采用全反射X射线荧光技术的全自动在线监测系统，其特征在于，所述检测设备为全反射X射线荧光分析仪。
3.根据权利要求1所述的采用全反射X射线荧光技术的全自动在线监测系统，其特征在于，所述取样器具有取样状态位和放样状态位，所述前处理设备与所述放样状态位相配合。
4.根据权利要求1所述的采用全反射X射线荧光技术的全自动在线监测系统，其特征在于，所述转移头具有前处理状态位、检测状态位以及后处理状态位，所述前处理状态位与所述放样状态位相配合，所述检测状态位与所述检测设备相配合，所述后处理状态位与所述后处理设备相配合。
5.根据权利要求1-4任一项所述的采用全反射X射线荧光技术的全自动在线监测系统，其特征在于，所述后处理设备包括清洗设备和烘干设备。
6.根据权利要求5所述的采用全反射X射线荧光技术的全自动在线监测系统，其特征在于，所述清洗设备设有搅拌装置或超声装置。
7.根据权利要求1-4任一项所述的采用全反射X射线荧光技术的全自动在线监测系统，其特征在于，所述移动头为机械臂。
8.一种采用全反射X射线荧光技术的全自动在线监测方法，其特征在于，采用权利要求1-7任一项所述的采用全反射X射线荧光技术的全自动在线监测系统，包括如下步骤：
获取待测水样；
将所述待测水样承载于所述基体上；
采用所述前处理设备对承载有所述待测水样的基体进行前处理操作；
将前处理后的基体加载至所述检测设备进行检测分析；
采用所述后处理设备对检测分析后的基体进行后处理操作。
9.根据权利要求8所述的采用全反射X射线荧光技术的全自动在线水质监测方法，其特征在于，
所述获取待测水样：所述控制机构控制所述移动设备，将所述取样器运行至取样区，从流通池中吸取待测水样；
所述将所述待测水样承载于所述基体上：所述控制机构控制所述移动设备，将所述取样器运行至前处理区，将所述待测水样滴加在所述基体上；
所述采用所述前处理设备对承载有所述待测水样的基体进行前处理操作：所述控制机构控制所述转移头夹持所述基体，将所述基体置于前处理设备的电热板表面进行加热，使基体上的所述待测水样受热蒸发变干形成薄膜状的试样；
所述将前处理后的基体加载至所述检测设备进行检测分析：所述控制机构控制所述转移头夹持所述基体，所述转移设备带动所述转移头将所述基体从所述前处理设备转移至所述检测设备；
所述采用所述后处理设备对检测分析后的基体进行后处理操作：所述控制机构控制所述转移设备，带动所述转移头将所述基体从所述检测设备转移至所述后处理设备；
重复上述步骤。
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