CN203908948U - 一种提高双脉冲激光诱导土壤重金属光谱信号的检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种提高双脉冲激光诱导土壤重金属光谱信号的检测装置，包括第一路激光器和第二路激光器、光谱仪、光纤、聚焦透镜、DG535触发器、电移平台和计算机，DG535触发器分别与激光器和光谱仪连接，计算机分别与电移平台和光谱仪连接，光纤与光谱仪连接将光谱传输到光谱仪中，其特征在于，在第二路激光器的输出路径上设有由两个倍频晶体和两个双向色镜组成的波长变换系统，激光束经过波长变换系统后，波长为1064nm激光束经两次变换成波长为266nm的激光束，再作用于样品表面。由于波长变短，频率增大，使得激光输出的单光子能量增大，更多原子和离子获得能量从低能级被激发到高能级或电离，从而有效的提高了光谱信号，提高检测的灵敏度。
Description
技术领域
本实用新型涉及原子光谱学，属于光谱检测技术领域，具体是一种提高双脉冲激光诱导土壤重金属光谱信号的检测装置。
背景技术
土壤是人类赖以生存的自然资源，也是人类生态环境的重要组成部分。随着工业、城市污染的加剧和农用化学物质种类、数量的增加，土壤重金属污染日益严重。同时，由于土壤重金属污染具有污染物在土壤中移动性差、滞留时间长和不能被微生物降解等特点，因此可经水和植物等介质最终影响人类健康、生存与发展。目前，常用的土壤重金属检测分析方法有：感应耦合氩气电浆原子发射光谱法(ICP-AES)、感应耦合电浆质谱法(ICP-MS)、火焰式原子吸收光谱法(FLAA)、氢化式原子吸收光谱法(HGAA)、冷蒸气原子吸收光谱法(CVAA)和分光光度计比色法等。以上的方法所需的实验室成本很高、所需的分析时间较长、对于样品的采集、储存、运输及测定都有严格的要求且易形成样品的二次污染、不能快速、原位分析出污染土壤中重金属的含量。
激光诱导击穿光谱技术简称LIBS，它是近年来发展迅速的原子光谱分析技术。这种技术，由于可同时进行多种元素分析；可在非破坏或非接触的条件下，真正做到现场快速分析；无须进行样品预处理，分析方便，研究对象再污染几率很小；测量对象可以是固体、液体、气体，也可以是硬度高、难溶的物质，几乎不受限制；可以实现连续监测，能实现真正的快速分析。鉴于此，利用激光诱导击穿光谱对土壤重金属的快速、原位检测与应用开展研究显得更为必要和迫切，并将成为未来该领域的应用与研究重点。
但是，激光诱导击穿光谱技术相比于以上提到的土壤重金属检测方法，存在灵敏度低的缺陷，这严重制约该技术在土壤重金属检测中的广泛应用。
实用新型内容
本实用新型针对现有技术的不足，提出了一种提高双脉冲激光诱导土壤重金属光谱信号的检测装置。该装置利用倍频晶体实现激光从长波长红外光到短波长紫外光的变换，提高了单光子的能量，有利于把等离子体中的原子和离子通过单光子吸收过程激发到高能级，增强光谱信号的强度，来提高激光诱导光谱土壤重金属检测的灵敏度。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案如下：
一种提高双脉冲激光诱导土壤重金属光谱信号的检测装置，包括第一路激光器和第二路激光器、光谱仪、光纤、聚焦透镜、DG535触发器、电移平台和计算机，所述的一种提高双脉冲激光诱导土壤重金属光谱信号的检测装置，其特征在于，在第二路激光器的输出路径上还设有由两个倍频晶体和两个双向色镜组成的波长变换系统，两个倍频晶体水平放置，两个倍频晶体后面各放置一个双向色镜。
所述的两路激光器均为Nd：YAG激光器，他们的输出波长为1064nm，脉宽为10ns，工作频率为1Hz。
所述的两个倍频晶体均为二倍频晶体，两个倍频晶体的中心都与第二路激光器输出的激光束中心在同一高度上。
所述的两个双色镜与第二路激光束成45度角放置。
与传统的双脉冲激光诱导土壤重金属光谱的检测装置相比，本实用新型具有的有益效果是：
一种提高双脉冲激光诱导土壤重金属光谱信号的检测装置，利用两个倍频晶体将其中一路激光器输出的1064nm激光波长变换成短波长266nm的紫外光，由于波长变短，使得激光输出的单光子能量增大，有利于原子和离子通过单光子吸收过程获得能量，从低能级被激发到高能级或电离，从而有效的增强光谱信号，提高检测灵敏度。
附图说明
图1为本实用新型一种提高双脉冲激光诱导土壤重金属光谱信号的检测装置。
附图标识：第一路激光器1、第二路激光器2、倍频晶体3(4)、双向色镜5(6)、聚焦透镜7(8)、DG535触发器9、土壤样品10、电移平台11、光纤12、光谱仪13、计算机14。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步的说明。
一种提高双脉冲激光诱导土壤重金属光谱信号的检测装置，包括以下步骤：
第一步：DG535触发器9控制两激光器1(2)输出1064nm的激光束，第一路激光束通过聚焦透镜7聚焦于土壤样品10表面，土壤样品10置于电移平台11上，电移平台11由计算机14控制其移动。
第二步：调节DG535触发器9，使得第二路激光器2相对于第一路激光器1有一定的延时，在一定延时后，第二路激光器2产生的激光束通过倍频晶体3，将激光的波长由1064nm变换成532nm，并通过第一个双向色镜5滤去剩余的1064nm激光，余下的波长为532nm的激光经过第二个倍频晶体4后再一次将波长转换成266nm的紫外光，并由第二个双向色镜6滤去剩余的532nm的激光，最后波长为266nm的激光束通过聚焦透镜8聚焦于第一束激光产生的等离子体上。
第三步：两激光束产生的等离子体光谱通过光纤12耦合到光谱仪13中，DG535触发器9控制光谱仪13的采集延时，光谱仪13将采集到的数据进一步的传输到计算机14中，计算机14进行处理和分析最后得到土壤重金属的含量和成分。
Claims (4)
1.一种提高双脉冲激光诱导土壤重金属光谱信号的检测装置，包括第一路激光器和第二路激光器、光谱仪、光纤、聚焦透镜、DG535触发器、电移平台和计算机，所述的一种提高双脉冲激光诱导土壤重金属光谱信号的检测装置，其特征在于，在第二路激光器的输出路径上还设有由两个倍频晶体和两个双向色镜组成的波长变换系统，两个倍频晶体水平放置，两个倍频晶体后面各放置一个双向色镜。
2.根据权利要求1所述的一种提高双脉冲激光诱导土壤重金属光谱信号的检测装置，其特征在于，所述的两路激光器均为Nd：YAG激光器，他们的输出波长为1064nm，脉宽为10ns，工作频率为1Hz。
3.根据权利要求1所述的一种提高双脉冲激光诱导土壤重金属光谱信号的检测装置，其特征在于，所述的两个倍频晶体均为二倍频晶体，两个倍频晶体的中心都与第二路激光器输出的激光束中心在同一高度上。
4.根据权利要求1所述的一种提高双脉冲激光诱导土壤重金属光谱信号的检测装置，其特征在于，所述的两个双色镜与第二路激光束成45度角放置。
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