CN206038522U - 一种便携式重金属检测仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种便携式重金属检测仪，包括电源系统、等离子体激发系统和光谱分析系统；等离子体激发系统包括第一透光区和设置在第一透光区中用于产生等离子体以对待检测样品进行高温激发使其产生光的电极对；光谱分析系统包括用于收集所述第一透光区透过的光的集光透镜和暗箱，暗箱的侧壁上开有入射狭缝，暗箱中依次设有准直透镜和光栅，暗箱上还设有透光窗口，透光窗口的外部设有光电转换模块；所述光经集光透镜收集后经入射狭缝进入暗箱、并经过准直透镜后照射在光栅上，经光栅分解后透过透光窗口射入到光电转换模块；电源系统分别与电极对和光电转换模块连接。该检测仪成本低且可以方便快捷，可快速实现对样品中重金属的检测。
Description
技术领域
本实用新型涉及重金属污染物监测技术领域，具体涉及一种便携式重金属检测仪。
背景技术
水土污染导致重金属富集在动植物体内，人们食用了污染的动植物，会造成威胁身体健康的疾病。日本历史上发生过汞中毒导致的水俣病和食用镉米引起的骨痛病，在中国随着深圳血铅儿童、湖南“镉大米”等事件的曝光，这个问题逐渐进入公众视野，人们开始关注大米、水产品中重金属超标事件的发生与预防。由于重金属污染的后遗症需要经过较长的时间才能被人们认识，而这时危害已经发生，因此对食品、药品中的重金属污染物进行快速检测非常重要。
目前重金属污染物的检测分析方法主要有原子吸收光谱法、电感耦合等离子体原子发射光谱法、电感耦合等离子体质谱法、高效液相色谱法、X射线荧光光谱法、激光诱导击穿光谱法等。其中X射线荧光光谱法、激光诱导击穿光谱法无需制样，其他方法需要采样制样，不能满足快速现场检测的需要。但X射线荧光光谱仪、激光诱导击穿光谱仪笨重、昂贵，用作现场检测存在诸多不便。
实用新型内容
针对现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种便携式重金属检测仪，能够实现食品、药品中重金属污染物含量的实时检测。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
一种便携式重金属检测仪，包括用于为检测仪供电的电源系统、等离子体激发系统和光谱分析系统；所述等离子体激发系统包括第一透光区和设置在第一透光区中用于产生等离子体以对待检测样品进行高温激发使其产生光的电极对；
所述光谱分析系统包括用于收集所述第一透光区透过的光的集光透镜和暗箱，所述暗箱的侧壁上开有入射狭缝，暗箱中依次设有准直透镜和光栅，暗箱上还设有透光窗口，透光窗口的外部设有光电转换模块；所述光经集光透镜收集后经入射狭缝进入暗箱、并经过准直透镜后照射在光栅上，经光栅分解后透过透光窗口射入到光电转换模块；
所述电源系统分别与电极对和光电转换模块连接。
进一步，如上所述的一种便携式重金属检测仪，还包括激光烧蚀系统，所述激光烧蚀系统包括烟道和用于照射待检测样品以使样品产生烟的激光器，所述烟道的入口位于待检测样品的上方，烟道的出口与第一透光区连通；所述电源系统与激光器连接。
进一步，如上所述的一种便携式重金属检测仪，所述激光器为半导体激光器。
进一步，如上所述的一种便携式重金属检测仪，所述电源系统包括电池，电池经激光器电源转换模块与激光器连接，经等离子体电源转换模块与电极对连接，经光电转换模块电源转换模块与光电转换模块连接。
进一步，如上所述的一种便携式重金属检测仪，所述烟道为封闭式烟道。
进一步，如上所述的一种便携式重金属检测仪，烟道上还开有助于烟向第一透光区移动的进气孔。
进一步，如上所述的一种便携式重金属检测仪，所述烟道上与所述入口相对位置处还设有第二透光区，激光器所产生的激光依次通过第二透光区和入口照射在待检测样品上。
进一步，如上所述的一种便携式重金属检测仪，所述激光烧蚀系统还包括聚焦透镜，聚焦透镜的焦点位于所述待检测样品上，激光器产生的激光通过聚焦透镜后照射在待检测样品上。
进一步，如上所述的一种便携式重金属检测仪，所述光谱分析系统还包括与光电转换模块连接的光谱处理装置，所述光谱处理装置包括光谱显示设备和光谱存储设备。
进一步，如上所述的一种便携式重金属检测仪，所述光谱显示设备包括智能手机或电脑，所述光谱处理装置还包括有线通信接口和无线通信模块，所述无线通信模块包括蓝牙通信模块和/或Wifi模块。
本实用新型的有益效果在于：
1、无需专门采样和制样，检测分析速度快，避免了可能的污染；
2、采用激光烧蚀与等离子体激发相结合，避免了单独用激光激发时需用庞大、昂贵的固体激光器或单独用等离子体激发时需要制样和气化输运的麻烦，样品激发部分体积小、价格便宜；
3、采用固定光栅和光电转换模块，避免了传统光谱仪中扫描光栅和光电倍增管记录速度慢、怕震动、不便携带的麻烦；
4、在实际应用中，可以选用图像传感器做光电转换模块，选用便携式电脑做光谱处理装置，还可以选用手机、数码相机做光电转换模块和光谱处理装置，具有功能强大、体积小、价格便宜的显著特点。
附图说明
图1为本实用新型具体实施方式中提供的一种便携式重金属检测仪的结构示意图；
图2为实施例中提供的一种便携式重金属检测仪的结构示意图；
图3为本实用新型具体实施方式中电源系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图与具体实施方式对本实用新型做进一步的详细说明。
图1示出了本实用新型具体实施方式中提供的一种便携式重金属检测仪的结构示意图，图2示出了具体实施例中一种具体便携式重金属检测仪的结构示意图，由图1和图2可以看出，所述检测仪主要包括电源系统10、激光烧蚀系统20、等离子体激发系统30和光谱分析系统40四个大部分。电源系统10用于为检测仪其它部分中需要电源的各部分提供电源。
本实施方式中，所述激光烧蚀系统20包括激光器1、聚焦透镜2和烟道7，烟道7的入口4位于待检测样品5的上方，聚焦透镜2的焦点位于待检测样品5上。激光器1优选为半导体激光器，用于产生激光，激光通过聚焦透镜2聚焦后照射在待检测样品5表面，待检测样品5被激光烧蚀后产生烟柱，烟柱进入烟道7到达等离子体激发系统30所在区域。
所述的等离子体激发系统30包括第一透光区9和位于第一透光区9中的电极对8，第一透光区9与烟道7的出口连通，以使所述激光烧蚀后产生的烟进入第一透光区9，电极对8加电后会产生等离子体，所述烟柱经入口4进入烟道、经出口到达第一透光区9后，被等离子体高温激发产生光，该光通过第一透光区9到达光谱分析系统40所在的区域。
本实施方式中，所述光谱分析系统40包括集光透镜11和暗箱16，集光透镜11用于收集所述第一透光区9透过的光，暗箱16的侧壁上开有入射狭缝12，暗箱16中依次设有准直透镜13和光栅14，暗箱16上还设有透光窗口17，透光窗口17的外部设有光电转换模块15；透过第一透光区9的光经集光透镜11收集后经入射狭缝12进入暗箱16、并经过准直透镜13后照射在光栅14上，经光栅14分解成不同波长的光，不同波长的光透过透光窗口17射到光电转换模块15上，光电转化模块15将接收到的光信号转换为电信号，再将电信号转换为数字信号后存储。
本实施方式中，所述电源系统10分别与激光器1、电极对8和光电转换模块15连接，为激光器1、电极对8和光电转换模块15提供所需要的电压。
为便于光谱的后续分析处理，所述述光谱分析系统40还包括与光电转换模块15连接的光谱处理装置18，所述光谱处理装置18包括但不限于光谱显示设备光谱存储设备。
实际应用中，所述光谱存储设备可优选为移动存储设备，将光电转换模块15记录下的光谱数据发送并存储在移动存储设备中，在需要进行光谱分析时，只需要从移动存储设备获取存储的光谱数据，便可以实现对光谱的分析处理。所述光谱显示设备用于显示光谱数据，包括但不限于智能手机、电脑、数码相机等设备，所述光谱显示设备还可以包括有线通信接口和无线通信模块，以将光谱显示设备中存储的光谱数据发送到其它显示设备或者上传到互联网上，实现光谱数据的转发与共享。其中，所述无线通信模块包括但不限于WiFi模块和/或蓝牙通信模块。
所述光电转换模块15可以采用电荷耦合元件CCD、金属氧化物半导体元件CMOS或者其它具有光电转换功能和模数转换功能的设备，例如，数码相机。在实际应用中，光电转换模块15和光谱处理装置18可以采用一体化设备，如直接选用智能手机或者将智能手机进行改造而成。
所述电源系统10包括电池19，为了满足各部件对电源的不同需求，电池19经激光器电源转换模块21与激光器1连接，经等离子体电源转换模块22与电极对8连接，经光电转换模块电源转换模块23与光电转换模块15连接，如图3所示。在实际应用中，根据所选用的激光器1、电极对8和光电转换模块15的不同，激光器电源转换模块21、等离子体电源转换模块22和光电转换模块电源转换模块23的输出特性也各不同。
其中，可以是由一个电池19为激光器1、电极对8和光电转换模块15提供电源，也可以是多个电池19分别提供。电池19可以选用蓄电池或其它类型可充电电池。
为了防止烟扩散，所述烟道7优选为封闭式烟道，为了使烟能够顺利到达电极对8附近，烟道7上还开有助于烟向第一透光区9移动的进气孔6。如图2中所示，烟道内的两道曲线表示烟的移动路线，由进气孔6进入的空气会有助于烟向第一透光区9移动。
在实际应用中，所述第一透光区9与烟道7可以采用一整体设计，如图1中所示，即可以将第一透光区9和烟道7整体作为烟道，第一透光区为烟道的出口位置，此时，第一透光区为透明烟道段，如图2中所示的电极对8所在的区域对应的烟道段直接采用玻璃烟道，该段烟道直接作为第一透光区。
本实用新型另一实施例中，所述烟道7上与所述入口4相对位置处还设有第二透光区3，激光器1所产生的激光依次通过第二透光区3和入口4照射在待检测样品5上。如图2所示，此时，激光器1和聚焦透镜2可以设置在烟道7的上方，避免烟扩散对透镜造成影响。
在实际应用中的某些特定的场合，有些待检测样品可以不必先激光烧蚀待检测样品产生烟再由电极对对烟进行激发产生光，而是可以直接将样品放到电极对8之间，用等离子体直接激发使样品产生光，即可以不需要激光烧蚀系统20，以简化仪器配置。
为了更好的理解本实用新型所提供的重金属检测仪，下面结合具体实施例对该检测仪的检测过程进行进一步说明。
实施例
图2为本实施例中重金属检测仪的结构示意图，各部分的布置如图中所示。
本实施例中，电池19选用蓄电池，对于激光器1，其需要的工作电源为直流恒流源，电极对8需要的工作电压为高压电，为满足激光器1和电极对的不同需求，蓄电池的输出电压经过激光器电源转换模块21转换为符合要求的直流恒流源，经等离子体电源转换模块22转换为电极对需要的高电压。
进行检测时，激光器1产生大功率激光，通过聚焦透镜2聚焦后，穿过第二透光区3和入口4照射在待检测样品5表面，待检测样品5被激光烧蚀产生烟柱，通过烟道7到达第一透光区9，电极对8在高电压下放电，产生等离子体，烟被高温激发等离子体高温激发产生耀眼的光芒，光芒穿过第一透光区9后被集光透镜11收集起来，通过入射狭缝12进入暗箱16，通过准直透镜13后照射在光栅14上，被光栅14分解成不同波长的光，通过暗箱上的透光窗口传到光电转换模块15上被转换成光谱数据，之后将光谱数据传输到光谱处理装置18进行存储、显示、分析等处理。
需要说明的是，图2中所给出的只是本实用新型所提供的便携式金属检测仪的一种形式，各部件的布置方式也不是唯一的，例如，激光器可以设在样品的一侧，经聚焦透镜后直接照射到样品时，此时，便可以不在烟道上与所述入口相对位置处设置第二透光区3。
显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其同等技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种便携式重金属检测仪，其特征在于：包括用于为检测仪供电的电源系统(10)、等离子体激发系统(30)和光谱分析系统(40)；
所述等离子体激发系统(30)包括第一透光区(9)和设置在第一透光区(9)中用于产生等离子体以对待检测样品(5)进行高温激发使其产生光的电极对(8)；
所述光谱分析系统(40)包括用于收集所述第一透光区(9)透过的光的集光透镜(11)和暗箱(16)，所述暗箱(16)的侧壁上开有入射狭缝(12)，暗箱(16)中依次设有准直透镜(13)和光栅(14)，暗箱(16)上还设有透光窗口(17)，透光窗口(17)的外部设有光电转换模块(15)；所述光经集光透镜(11)收集后经入射狭缝(12)进入暗箱(16)、并经过准直透镜(13)后照射在光栅(14)上，经光栅(14)分解后透过透光窗口(17)射入到光电转换模块(15)；
所述电源系统(10)分别与电极对(8)和光电转换模块(15)连接。
2.根据权利要求1所述的一种便携式重金属检测仪，其特征在于：还包括激光烧蚀系统(20)，所述激光烧蚀系统(20)包括烟道(7)和用于照射待检测样品(5)以使样品产生烟的激光器(1)，所述烟道(7)的入口(4)位于待检测样品(5)的上方，烟道(7)的出口与第一透光区(9)连通；所述电源系统(10)与激光器(1)连接。
3.根据权利要求2所述的一种便携式重金属检测仪，其特征在于：所述激光器(1)为半导体激光器。
4.根据权利要求2所述的一种便携式重金属检测仪，其特征在于：所述电源系统(10)包括电池(19)，电池(19)经激光器电源转换模块(21)与激光器(1)连接，经等离子体电源转换模块(22)与电极对(8)连接，经光电转换模块电源转换模块(23)与光电转换模块(15)连接。
5.根据权利要求2所述的一种便携式重金属检测仪，其特征在于：所述烟道(7)为封闭式烟道。
6.根据权利要求5所述的一种便携式重金属检测仪，其特征在于：烟道(7)上还开有助于烟向第一透光区(9)移动的进气孔(6)。
7.根据权利要求2所述的一种便携式重金属检测仪，其特征在于：所述烟道(7)上与所述入口(4)相对位置处还设有第二透光区(3)，激光器(1)所产生的激光依次通过第二透光区(3)和入口(4)照射在待检测样品(5)上。
8.根据权利要求2所述的一种便携式重金属检测仪，其特征在于：所述激光烧蚀系统(20)还包括聚焦透镜(2)，聚焦透镜(2)的焦点位于所述待检测样品(5)上，激光器(1)产生的激光通过聚焦透镜(2)后照射在待检测样品(5)上。
9.根据权利要求1至8之一所述的一种便携式重金属检测仪，其特征在于：所述光谱分析系统(40)还包括与光电转换模块(15)连接的光谱处理装置(18)，所述光谱处理装置(18)包括光谱显示设备和光谱存储设备。
10.根据权利要求9所述的一种便携式重金属检测仪，其特征在于：所述光谱显示设备包括智能手机或电脑，所述光谱处理装置还包括有线通信接口和无线通信模块，所述无线通信模块包括蓝牙通信模块和/或WiFi模块。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113832020A (zh) * | 2020-06-24 | 2021-12-24 | 傅宗民 | 适用于pcr装置的光学模块、热循环模块、以及pcr装置 |
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2016
- 2016-08-31 CN CN201621033183.8U patent/CN206038522U/zh not_active Expired - Fee Related
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| CN113832020A (zh) * | 2020-06-24 | 2021-12-24 | 傅宗民 | 适用于pcr装置的光学模块、热循环模块、以及pcr装置 |
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