CN107202766A - 一种无需清洗的检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种检测装置，主要涉及一种无需清洗的检测装置，通过改变溶液样品的定位方式，达到无需清洗效果。该检测装置包括分光光度计、声悬浮装置和辅助定位装置。本无需清洗的检测装置通过超声悬浮技术，将待测样品悬浮在空中，其中待测样品通过辅助定位装置放置于超声驻波稳定中心上。即可通过分光光度装置计量待测样品的吸收或透过率，完成样品物质颜色特性测量。测量完成后，通过吸收装置既可完成待测样品的回收清洗。此装置提供了一种方便环保的测量方法，避免了样品残渣或残液对设备系统的测试环境污染。

Description

一种无需清洗的检测装置

发明领域

本发明涉及一种检测装置，尤其是涉及一种无需清洗的检测装置。

背景技术

目前在分光光度检测设备领域，对溶液和固体通常有不同的检测设备。在检测样品颜色特征用以判断样品内含有离子或物质的浓度时，多采用透射谱对比，即比色法。在固体样品的检测时，由于样品不产生形变或微形变，则通过夹具即可完成样品定位。定位时不损伤样品中心有效区域。而对于溶液的检测，目前必须借助器皿盛放后才能放置在待测位置。这种测量方式对器皿的透过率、容量精准度、器皿形态等都有要求，并且使用过后的器皿清洗困难或者需要丢弃，重复利用价值较低。

对于溶液离子浓度检测来说，目前有4中检测方法：1)离子选择性电极法；2)伏安极谱法；3)电位滴定法；4)光度比色法。其中光度比色法应用范围广，并且可以用于生产型企业。其他几类方法都需要较高的电极材料供应条件。而光度比色法目前使用的仪器中，一般都需要进行溶液配制，且安装比色皿进行样品盛放。在清洗时需要对溶液流通管和比色皿等进行严格的清洗。这类清洗带来的损耗，通常会造成检测结果的误差。因此如何进行设备改进，提高测量效果，提高设备寿命是目前需要解决的重要问题。

国外已经有较为成熟的离子浓度检测仪器,并有成功应用先例。检测仪器比较代表性有Mlntek的Cynoprobe系列氰化物含量检测分析仪、Outotec的Courier系列X荧光品位分析仪、Metrohm的ADI系列金属离子浓度检测仪等。而光度比色法则有Outotec、ThermoFisher等。南非Anglogold金矿于2000年引进ThermoFisher的MSSA多流道溶液分析用于检测金浓度。其基于X射线荧光进行的比色法。

目前国内大多数湿法企业停留在实验室离线分析阶段。少数企业也曾引进国外设备并取得较好的应用效果,例如90年代株洲冶炼厂引进奥托昆普的01T95自动滴定分析仪,对湿法冶炼流程监视起到较好的作用,实现监视能加强对冶炼过程的理解和对流程优化控制具有十分积极的作用。但由于工艺复杂性、取样技术不过关及仪器后期使用成本高等问题,国外检测仪器在国内并没有得到推广。国内也有一些通用分析仪器厂家研发离子浓度检测产品,但多用于水处理及石化行业,并不适用于冶金工业复杂工况。

上述国内外设备都是基于接触式溶液检测的，在无损检测和无需清洗方向并没有突破性的改善。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是：为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种无需清洗的检测装置

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：待测样品被悬浮在样品待测位置，该悬浮能量采用超声悬浮装置提供，该样品使用定位定量装置移至样品待测位置，该样品测定结束后直接无损移除免清洗。

优选的，超声悬浮装置的超声发射端处于反射面上方。这种方式保证了待测样品即使掉落，也不伤及发射端。而反射面优选具备可更换的材料配件。

超声发射端配有超声变幅杆，用于改变振幅、振速比等，针对不同重量的样品，调节其施加能量，从而使得样品能够克服重力，稳定在空中。

反射端则可以调节上下位置，从而改变纵波的形状，使得样品能够上下微调，从而使样品的有效中心落在分光光度计出射的光线中心。

本装置的样品腔优选吸光、吸超声材料制作。具体为一定厚度的石英玻璃做外壳，内壁粘合黑色遮光布或者涂覆吸光漆，用于杂散光的吸收和超声的吸收，防止光线串扰和超声污染。

本装置的光学元件优选单色光源，或者带有滤波片的复合光源模组。单色光源可以进行更换，对于不同吸收谱材料，进行特定选择，有利于节省时间、成本，适于工业级推广。

本装置对于样品的配置，优选采用微调机械臂，通过机械臂进行精确定位。在机械臂前端可以增加镊子功能或者注射器功能，用于固体样品和溶液样品的放置。该镊子或者注射器可更换，容易清洗或者低成本抛弃处理。

本装置也可以通过手动放置样品，只需要在样品腔上设置开口，在超声发射过程中放入样品即可。

本装置通过上述方式获得一种无损检测方式，样品不接触设备主要部件或者完全不接触设备。其中优选的是没有任何样品定位夹具参与。

本装置的主体没有接触样品，因此在设备维护时，不需要进行残渣或残液清洗，优选的通过机械臂回收即可。简易方式可以通过镊子或者吸管取出固体或者液体样品。本装置主体寿命通过此免清洗、无污染检测方式获得极大的延长。

本发明取得的有益效果是：通过悬浮置样的方式，获得一种无损检测的效果，同时无需清洗、不污染设备，对检测样品的种类限定少，降低了检测样品制样的难度，避免了环境对流体材料制样检测的干扰，提升了设备使用寿命。

附图说明

图1本发明装置的主体示意图

图2本发明装置测量液体样品示意图

图3本发明装置测量固体样品示意图

图4本发明中固体样品光学穿透示意图

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行进一步详细描述。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

本发明的一种无需清洗的检测装置，主要针对液体或透过率大于0的固体的吸收谱测量。以下两种实施示例，作为典型案例用以详细解释本发明内容。

实施示例一：本发明的装置主体包含2部分功能。1)超声悬浮装置，包括超声波发生器101、导线102、变幅杆103、圆锥形发射端104、凹球面反射面109、带有图层的石英玻璃腔体108、溶液样品放置位置；2)分光光度计量装置，包括光源发生器111、透射光线接收处理器。

超声波发生器101产生频率为20kHZ的大振幅超声波。实际调试时振幅最大值会与中心频率稍有差距，但差距较小。调节辐射端与反射端距离为1.5倍波长，其中凹球面反射面的半径设定在30mm左右时可以获得最大声压值。此时可以悬浮3mm直径钢球或者10mm直径的水珠。因此完全满足溶液样品放置的要求。

该超声波通过变幅杆103调节好幅值后，用5mm实心胶质球进行位置校准，获得准确的放置位置。该胶质球的尺寸和重量居中，作为标准校准球存在，可等效3mm钢球或10mm水珠。胶质球校准可以避免系统不稳定，造成的样品砸伤反射端表面的问题。

通过机械臂放置溶液样品，图2中可以看到机械臂由底座204、X轴移动杆203、Y轴移动杆202和液体吐出体205组成。通过调节机械臂空间位置，使得液体吐出体205(例如注射器)的针头处于置样区110。超声波形成的驻波声压示例如209，样品被放置在驻波波峰中心轴上。

通过微调反射面109位置，改变样品位置及稳定样品，使得样品静止悬浮在光线路径中心112。该光线通过光源发生器111获得，光源发生器可以是单色LED激光器组成，也可以是其他类型激光器组成，也可以通过复合光滤波产生。本示例中样品可以为低浓度高锰酸钾溶液，则采用525nm的绿色LED激光器作为光源。通过10mm大小的液体样品后，绿光被部分吸收，剩余部分被透射光线接收处理器接收，并计算出吸收比例。从而与标准浓度样品的吸收谱比对，获得待测样品的锰离子浓度。

其中由于超声波能量较高，因此为了防止其对腔体外设备器件影响，配置厚度5mm以上的石英玻璃体。同时内壁涂覆黑色吸光漆，用以吸收被样品散射的杂散光。

实施示例二：本示例主要是针对固体样品做的描述。根据重力原理可知，为了满足悬浮稳定性。固体样品305需要进行形态修正。可以是圆形的，可以是正方体的。优选的圆形受到固体重量影响，一般直径较小，从而光线入射面较小，反射较为严重，需要进行制样修正。如图4所示，圆形的相对的2侧被修正为平面401，从而光线能够从2个平面射入穿出，降低反射损失。

与现有技术相比，本发明实现了液体、固体样品的的无损检测。测试完成后，可以通过手动或者机械臂及其他辅助工具直接取出，不涉及设备本身的清洗和污染。大大提高了检测环境的维持能力。

以上依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本发明技术思想的范围内，进行多样的变更及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (6)

1.一种无需清洗的检测装置，其特征在于：待测样品被悬浮在样品待测位置，该悬浮能量采用超声悬浮装置提供，该样品使用辅助定位装置移至样品待测位置，该样品测定结束后直接无损移除免清洗。

2.根据权利要求1所述的一种无需清洗的检测装置，其特征在于：该检测样品的放置位置校准通过超声频率大小进行。

3.根据权利要求1所述的一种无需清洗的检测装置，其特征在于：该检测样品可以是溶液，也可以是固体。

4.根据权利要求1所述的一种无需清洗的检测装置，其特征在于：该检测样品尺寸不大于2cm；。

5.根据权利要求1所述的一种无需清洗的检测装置，其特征在于：该检测样品在测试时并不与设备接触，完成无损检测。

6.根据权利要求1所述的一种无需清洗的检测装置，其特征在于：该装置使用后，样品放置区域免清洗。