CN206369698U - 一种利用激光探针快速检测矿浆的装置 - Google Patents
一种利用激光探针快速检测矿浆的装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN206369698U CN206369698U CN201720035884.3U CN201720035884U CN206369698U CN 206369698 U CN206369698 U CN 206369698U CN 201720035884 U CN201720035884 U CN 201720035884U CN 206369698 U CN206369698 U CN 206369698U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- laser
- ore pulp
- sample
- sample container
- shuttle
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 47
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims abstract description 43
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 19
- 238000002536 laser-induced breakdown spectroscopy Methods 0.000 claims abstract description 17
- 230000002572 peristaltic effect Effects 0.000 claims abstract description 12
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims description 14
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims description 12
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims description 7
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 6
- 230000000712 assembly Effects 0.000 claims 3
- 238000000429 assembly Methods 0.000 claims 3
- 230000008520 organization Effects 0.000 claims 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims 3
- 238000010304 firing Methods 0.000 claims 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 abstract description 144
- 239000007921 spray Substances 0.000 abstract description 23
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 20
- 239000002002 slurry Substances 0.000 abstract description 14
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 abstract description 6
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 abstract description 6
- 238000010183 spectrum analysis Methods 0.000 abstract description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 12
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 7
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 6
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 4
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 4
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 238000005188 flotation Methods 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N Methyl methacrylate Chemical compound COC(=O)C(C)=C VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920005372 Plexiglas® Polymers 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 238000009614 chemical analysis method Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000013519 translation Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
本实用新型属于液体检测与光谱分析相关技术领域，其公开了一种利用激光探针快速检测矿浆的装置，其包括LIBS组件及样品组件，所述样品组件包括连接于所述LIBS组件的3D位移平台、垂直固定在所述3D位移平台上的主立杆、间隔连接在所述主立杆上的胶管稳固机构、喷头固定机构及样品容器固定机构、连接于所述喷头固定机构且收容于所述样品容器内的喷头、套设在所述喷头上的内套管、底端穿过所述样品容器固定机构的样品容器、穿过所述胶管稳固机构后与所述喷头相连通的胶管及设置在所述胶管上的蠕动泵，所述蠕动泵用于抽取矿浆以将矿浆由静止的形态转换成流动的液柱形态；所述胶管的另一端连接于所述容样品容器的出口端或者矿浆运输管。
Description
技术领域
本实用新型属于液体检测与光谱分析相关技术领域，更具体地，涉及一种利用激光探针快速检测矿浆的装置。
背景技术
激光探针技术又称激光诱导击穿光谱技术(laser-induced breakdownspectroscopy，简称LIBS)，是一种通过分析原子发射光谱信息来实时在线检测物质成分的新技术。该技术利用高能量的激光对材料进行烧蚀，在击穿点形成等离子体，通过对等离子体冷却过程中发射出来的元素特征谱线种类及其强度进行分析，可判断材料中元素的组成与含量的多少。激光探针技术具有分析速度快、基本无需样品预处理、多元素同时检测等优点，这是传统的化学分析方法所不具备的。
LIBS技术在检测固体样品方面已经非常成熟，取得了一系列重大的成果，而在液桨检测方面则稍逊一筹。LIBS技术用于固体检测时，固体样品形态稳定，在与激光相互作用时能够保持长时间的稳定，检测效果较好，而LIBS技术在检测液桨样品时，达不到固体样品的检测效果，原因主要有以下几点：1.当激光作用到样品表面时，液体易发生溅射，溅射出来的液体会吸收或者遮挡等离子体发射出的光，影响检测结果，甚至污染光学测量系统；2.液桨与固体样品相比，自身形态是不稳定的，激光与其相互作用的过程中所产生的冲击波会使液桨表面产生波动，影响激光对焦焦距和光谱仪焦距的准确性，使得检测结果的准确性下降，而且降低了实验的重复性；3.液桨是由固体颗粒和溶液混合而成的产物，在检测过程中固体颗粒会发生沉淀，改变了检测点位置样品的特性，这将极大地影响检测的准确性，同时也会降低实验的重复性；4.由于水溶液被激光加热后迅速蒸发，将吸收大量能量，从而导致击穿能量降低，光谱强度减弱，等离子体寿命减短等。这些问题都会影响光谱数据的采集和分析，进而影响实验结果。
目前，本领域相关技术人员已经做了一些研究，如emal E.Eseller等人将矿浆样品干燥制片(Applied Optics,2010,49(13):C21-C26)，这种方式避免了液体检测的一系列问题，检测效果较好，但是该方法制样时间较长，不适合于快速在线检测；又如Seong YongOh等人设计了两种样品循环装置来快速检测矿浆样品(Applied Optics,2007,46(19):4020-4025)，并对两种样品循环装置分别进行了优化实验，将最优的检测结果进行了对比；这两种样品循环装置均可以减少液体飞溅对仪器的污染，但是结构复杂，且固体颗粒的沉降问题依然会对其造成困扰，光谱稳定性还需要进一步的提高。
实用新型内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种利用激光探针快速检测矿浆的装置，其基于矿浆检测的特点，针对矿浆检测装置的结构及部件联接关系进行了设计。所述装置将矿浆样品由静止的形态转换成流动的液柱形态，每次激光与样品相互作用时，样品的作用面保持相对稳定，避免了激光与样品相互作用过程中矿浆样品表面波动对实验结果造成的影响；样品容器是一个比较封闭的空间，只有一个供激光通过的小孔，而在样品容器的内部还有内套管，可以进一步限制样品的飞溅，其中内套管的前后两端均开有开孔，大部分的飞溅物将从其后方的小孔飞出以进入样品容器，再次进入样品循环中；所述装置基本为垂直结构，没有可供固体颗粒沉淀的条件，样品经由喷口喷出后立刻进入样品容器，被蠕动泵重新泵入胶管以进入样品循环中，提高了检测结果的稳定性。此外，所述装置结构简单，周期较短，能够实现快速在线检测，提高了检测的稳定性及检测的精确度。
为实现上述目的，本实用新型提供了一种利用激光探针快速检测矿浆的装置，其包括LIBS组件及样品组件，其特征在于：
所述样品组件包括连接于所述LIBS组件的3D位移平台、垂直固定在所述3D位移平台上的主立杆、一端分别沿着所述主立杆自上而下间隔连接在所述主立杆上的胶管稳固机构、喷头固定机构及样品容器固定机构、连接于所述喷头固定机构的另一端的喷头、套设在所述喷头上的内套管、底端穿过所述样品容器固定机构的另一端的样品容器、一端穿过所述胶管稳固机构的另一端后与所述喷头相连通的胶管及设置在所述胶管上的蠕动泵，所述蠕动泵用于抽取矿浆以将矿浆由静止的形态转换成流动的液柱形态；
所述内套管及所述喷头部分收容于所述样品容器内；所述胶管的另一端连接于所述容样品容器的出口端或者矿浆运输管；所述样品容器位于所述喷头固定机构的下方。
进一步的，所述装置还包括缓冲片，所述缓冲片收容于所述样品容器内，且其位于所述内套管的正下方；所述缓冲片用于减缓自所述喷头的喷口喷出的矿浆样品的流速，避免在所述样品容器的出口处产生气泡而影响液柱的稳定性。
进一步的，所述样品容器的前端外壁上开设有样品容器前端开孔，所述样品容器前端开孔用于供激光进入所述样品容器内部；所述内套管的前后壁上分别开设有圆孔，两个所述圆孔的中心轴重合，所述样品容器前端开孔的中心轴与所述圆孔的中心轴重合。
进一步的，所述装置还包括转接阀，所述转接阀连接所述样品容器的底端开口及所述胶管。
进一步的，所述喷头固定机构包括前转接头、第一前紧固螺丝、第二前紧固螺丝、连接杆、后转接头、第一后紧固螺丝及第二后紧固螺丝，所述连接杆的两端分别穿过所述前转接头及所述后转接头；所述第一前紧固螺丝连接所述前转接头及所述连接杆；所述第一后紧固螺丝连接所述后转接头及所述连接杆；所述第二前紧固螺丝连接所述喷头及所述前转接头，所述第二后紧固螺丝连接所述后转接头及所述主立杆。
进一步的，所述喷头固定机构的结构、所述样品容器固定机构的结构及所述胶管稳固机构的结构相同。
进一步的，所述LIBS组件包括激光器、第一笼式立方、第一激光波长反射镜、第二笼式立方、第二激光波长反射镜、光谱采集器、激光聚焦镜、计算机、显示器、光谱仪、USB数据线、光纤及触发线，所述触发线连接所述激光器及所述光谱仪；所述第一激光反射镜设置在所述第一笼式立方内，其用于将所述激光器发射的激光束转折45度；所述第二激光波长反射镜设置在所述第二笼式立方内，其用于将经所述第一激光波长反射镜转折后的激光束再转折45度以形成水平光路；所述光谱采集器位于所述第二笼式立方的左侧，所述光纤连接所述光谱采集器及所述光谱仪；所述USB数据线连接所述光谱仪及所述计算机，所述计算机电性连接于所述显示器。
进一步的，所述样品组件还包括双绞线、设置在所述3D位移平台上的X轴步进电机、Y轴步进电机及Z轴步进电机，所述X轴步进电机、所述Y轴步进电机及所述Z轴步进电机通过所述双绞线连接于所述计算机；所述3D位移平台通过所述X轴步进电机、所述Y轴步进电机及所述Z轴步进电机来分别实现水平移动及竖直移动。
进一步的，所述圆孔的中心轴与所述第二激光波长反射镜反射后的激光束的出射方向平行。
进一步的，所述样品容器的上半部及下半部分别为中空圆管及漏斗，所述中空圆管与所述漏斗相连通。
总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，本实用新型提供的利用激光探针快速检测矿浆的装置，其将矿浆样品由静止的形态转换成流动的液柱形态，每次激光与样品相互作用时，样品的作用面保持相对稳定，避免了激光与样品相互作用过程中矿浆样品表面波动对实验结果造成的影响；样品容器是一个比较封闭的空间，只有一个供激光通过的小孔，而在样品容器的内部还有内套管，可以进一步限制样品的飞溅，其中内套管的前后两端均开有开孔，大部分的飞溅物将从其后方的小孔飞出以进入样品容器，再次进入样品循环中；所述装置基本为垂直结构，没有可供固体颗粒沉淀的条件，样品经由喷口喷出后立刻进入样品容器，被蠕动泵重新泵入胶管以进入样品循环中，提高了检测结果的稳定性。此外，所述装置结构简单，周期较短，能够实现快速在线检测，提高了检测的稳定性及检测的精确度。
附图说明
图1是本实用新型较佳实施方式提供的利用激光探针快速检测矿浆的装置的整体结构示意图。
图2是图1中的利用激光探针快速检测矿浆的装置的局部示意图。
图3是图1中的利用激光探针快速检测矿浆的装置在击穿点调试过程中的示意图。
图4是图1中的利用激光探针快速检测矿浆的装置的另一个局部示意图。
图5是图1中的利用激光探针快速检测矿浆的装置的喷头与内套管的相对位置示意图。
图6是图1中的利用激光探针快速检测矿浆的装置进行检测所获得的光谱示意图。
图7是图1中的利用激光探针快速检测矿浆的装置进行在线检测的示意图。
在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1-激光器，2-第一笼式立方，3-第一激光波长反射镜，4-第二笼式立方，5-第二激光波长反射镜，6-光谱采集器，7-激光聚焦镜，8-样品容器，9-内套管，10-喷头，11-样品容器顶盖，12-样品容器前端开孔，13-圆孔，14-缓冲片，15-样品容器固定机构，16-转接阀，17-胶管稳固机构，18-喷头固定机构，19-胶管，20-蠕动泵，21-主立杆，22-3D位移平台，23-Z轴步进电机，24-Y轴步进电机，25-X轴步进电机，26-双绞线，27-计算机，28-显示器，29-光谱仪，30-USB数据线，31-光纤，32-触发线，33-第一前紧固螺丝，34-第二前紧固螺丝，35-第一后紧固螺丝，36-第二后紧固螺丝，37-前转接头，38-后转接头，39-连接杆。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施实例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
请参阅图1至图4，本实用新型较佳实施方式提供的利用激光探针快速检测矿浆的装置，所述装置实现了对矿浆样品进行快速检测，能够在浮选过程中，对矿浆的品位进行实时的监测，从而对矿浆浮选工艺中一些参数的调整起到指导作用。此外，所述装置可以有效的解决样品飞溅污染实验仪器、样品检测点不稳定、固体颗粒沉淀等问题。
所述利用激光探针快速检测矿浆的装置包括LIBS组件及样品组件，所述LIBS组件连接于所述样品组件。所述LIBS组件包括激光器1、第一笼式立方2、第一激光波长反射镜3、第二笼式立方4、第二激光波长反射镜5、光谱采集器6、激光聚焦镜7、计算机27、显示器28、光谱仪29、USB数据线30、光纤31及触发线32。
所述激光器1用于发射激光束，其为Nd：YAG激光器。所述激光器1输出的激光的波长为1064nm，可以在所述激光器1的前端安置倍频模块，以获得波长为532nm的激光。本实施方式中，所述激光器1发射的激光束方向为自左向右。
所述第一激光波长反射镜3的中心轴与所述激光器1发射的激光束的中心轴重合。所述第一激光波长反射镜3与所述激光器1发射的激光束之间的夹角为45度，其用于将所述激光器1发射的激光束转折45度，转折后的所述激光束的出射方向是从上向下。本实施方式中，所述第一激光波长反射镜3设置在所述第一笼式立方2中。
所述第一笼式立方2为立方体结构，其六个表面上均开设有圆形的通孔，所述第一激光波长反射镜3通过所述通孔被固定在所述第一笼式立方2上，旋转所述第一激光波长反射镜3的固定底板即可调整所述第一激光波长反射镜3与所述激光器1发射的激光束之间的夹角，使所述夹角为45度，而后固定所述第一激光波长反射镜3。
所述第二激光波长反射镜5位于所述第一激光波长反射镜3的反射光路上，且所述第二激光波长反射镜5与经过所述第一激光波长反射镜3反射后的激光束之间的夹角为45度。所述第二激光波长反射镜5用于将经过所述第一激光波长反射镜3反射后的激光束再次转折45度，经过所述第二激光波长反射镜5反射后的激光束的出射方向为从左向右，形成了水平光路。本实施方式中，所述第二激光波长反射镜5设置在所述第二笼式立方4内。
本实施方式中，所述第二笼式立方4的结构与所述第一笼式立方2的结构相同；所述第二激光波长反射镜5被设置在所述第二笼式立方4内，调整所述第二激光波长反射镜5以使所述第二激光波长反射镜5与经过所述第一激光波长反射镜3反射后的激光束之间的夹角为45度，而后固定所述第二激光波长反射镜5。
所述激光聚焦镜7位于所述第二激光波长反射镜5的反射光路上，且所述激光聚焦镜7与经过所述第二激光波长反射镜5反射后的激光束相互垂直，所述激光束的光斑中心位于所述激光聚焦镜7的中心轴上。所述激光聚焦镜7用于将经所述第二激光波长反射镜5反射后的激光束聚焦在样品表面上，以使所述激光束与样品进行相互作用。
所述光谱采集器6位于所述第二笼式立方4的左侧，且其中心轴与所述激光聚焦镜7的中心轴重合，从而保证了同轴采集的对准精度和效果。所述光纤31的两端分别连接所述光谱采集器6及所述光谱仪29，所述光谱采集器6用于采集光谱信号，并将采集到的所述光谱信号传输给所述光谱仪29，所述光谱仪29用于将接收到的所述光谱信号转换成电信号，并将得到的所述电信号传输给所述计算机27。所述计算机27通过所述USB数据线30与所述光谱仪29相连接。所述计算机27电性连接于所述显示器28，其用于对接收到的所述电信号进行分析，并将分析结果显示在所述显示器28上。
此外，所述光谱仪29通过所述触发线32连接于所述激光器1，所述激光器1产生的Q-Switch(光量开关)信号传输给所述光谱仪29以作为所述光谱仪29的触发信号，进而调整所述光谱仪29的采集参数。
请参阅图5至图7，所述样品组件包括样品容器8、内套管9、喷头10、样品容器顶盖11、缓冲片14、样品容器固定机构15、转接阀16、胶管稳固机构17、喷头固定机构18、胶管19、蠕动泵20、主立杆21、3D位移平台22、Z轴步进电机23、Y轴步进电机24、X轴步进电机25、双绞线26、第一前紧固螺丝33、第二前紧固螺丝34、第一后紧固螺丝35、第二后紧固螺丝36、前转接头37、后转接头38及连接杆39。本实施方式中，所述样品容器8、所述内套管9及所述样品容器顶盖11均是由有机玻璃制成的。所述喷头10上半部分为塑料卡扣，所述塑料卡扣用于将所述胶管19固定住；其下端出口为圆形的不锈钢喷嘴。
所述Z轴步进电机23、所述Y轴步进电机24、所述X轴步进电机25均设置在所述3D位移平台22上，且三者均通过所述双绞线26连接于所述计算机27。所述主立杆21垂直固定在所述3D位移平台22上，所述胶管稳固机构17、所述喷头固定机构18及所述样品容器固定机构15的一端自上而下间隔固定在所述主立杆21上，且三者的另一端分别连接于所述胶管19、所述喷头10及所述样品容器8。所述转接阀16连接所述样品容器8的底端出口及所述胶管19的一端，所述胶管19的另一端穿过所述胶管稳固机构17后连接于所述喷头10，所述蠕动泵20设置在所述胶管19上。所述内套管9套设在所述喷头10上，且其部分收容于所述样品容器8内。所述缓冲片14设置在所述样品容器8内，且其与所述喷头10的出口相对设置。
所述3D位移平台22位于所述LIBS组件的右下方，其X轴与经过所述第二激光波长反射镜5反射后的激光束保持平行，Y轴与经过所述第二激光波长反射镜5反射的激光束保持垂直。所述3D位移平台通过所述X轴步进电机25、所述Y轴步进电机24及所述Z轴步进电机23来分别实现沿X轴、Y轴的水平移动及沿Z轴的垂直移动。所述X轴步进电机25、所述Y轴步进电机24及所述Z轴步进电机23通过所述双绞线26电性连接于所述计算机27，所述计算机27来控制所述3D位移平台22的移动。
所述前转接头37、所述第一前紧固螺丝33、所述第二前紧固螺丝34、所述连接杆39、所述后转接头38、所述第一后紧固螺丝35及所述第二后紧固螺丝36组成了所述喷头固定机构18。所述连接杆39的两端分别穿过所述前转接头37及所述后转接头38，所述第一前紧固螺丝33连接所述前转接头37及所述连接杆39。所述第一后紧固螺丝35连接所述后转接头38及所述连接杆39。所述前转接头37用于连接所述喷头10及所述连接杆39，所述第二前紧固螺丝34用于将所述喷头10固定在所述前转接头37上。所述后转接头38用于将所述连接杆39与所述主立杆21相连接。所述第一后紧固螺丝35用于将所述连接杆39与所述后转接头38固定，所述第二后紧固螺丝36用于将所述后转接头38与所述主立杆21固定。本实施方式中，所述喷头固定机构18的结构、所述样品容器固定机构15的结构及所述胶管稳固机构17的结构相同。
待所述主立杆21垂直固定在所述3D位移平台22上后，将所述样品容器固定机构15的后转接头38穿过所述主立杆21并置于所述主立杆21的下端，但不固定。将所述喷头10穿过所述喷头固定机构18的前转接头37，拧紧所述第二前紧固螺丝34，使所述喷头10固定在所述前转接头37上；同时将所述连接杆39穿过所述前转接头37及所述后转接头38以使所述前转接头37及所述后转接头38相连接，且保持水平，拧紧所述第一前紧固螺丝33以将所述前转接头37固定在所述连接杆39上。将所述后转接头38穿过所述主立杆21，通过调整所述后转接头38在所述主立杆21上的上下位置来调整所述喷头10所在的高度，通过调整所述后转接头38在所述连接杆39的位置，同时使所述后转接头38绕所述主立杆21转动来调整所述喷头10所在的水平位置，使所述喷头10的喷口的位置尽量接近所述激光聚焦镜7的焦点。待所述喷头固定机构18固定后，通过所述3D位移平台22的移动来进一步调整所述喷头10的位置，将所述喷头10的喷嘴位置调至所述激光聚焦镜7的焦点处，使得激光的空气击穿点在所述喷头10的喷口的最下端，且在所述喷头10的喷嘴垂直于其自身长度方向的横截面的最左端。
所述样品容器8的上半部为中空圆管，下半部为漏斗，所述中空圆管与所述漏斗相连通。所述样品容器顶盖11设置在所述样品容器8的顶端。本实施方式中，所述样品容器顶盖11呈圆形，其分为两个半圆片，两个所述半圆片中的一个固定在所述样品容器8上，另一个所述半圆片可以相对于所述样品容器8转动以翻开，进而便于添加样品。
所述内套管9套设在所述喷头10上，且其位于所述样品容器8内。所述缓冲片14设置在所述样品容器8内，且其位于所述内套管9的正下方。本实施方式中，所述缓冲片14用于减缓自所述喷头10的喷口喷出的样品的流速，避免在所述样品容器8的出口处产生气泡，影响液柱的稳定性。
本实施方式中，所述样品容器8的前端外壁上开设有一个样品容器前端开孔12，所述样品容器前端开孔12用于供激光进入所述样品容器8内部；所述内套管9的前后壁上分别开设有一个圆孔13，两个所述圆孔13的中心轴重合，且所述圆孔13的中心轴与所述样品容器前端开孔12的中心轴重合。
所述样品容器8的底端穿过所述样品容器固定机构15的前转接头37，通过旋转以调整所述样品容器8的位置，使得所述圆孔13的中心轴与经所述第二激光波长反射镜5反射后的激光束的出射方向平行。通过调整所述样品容器8的水平位置，使所述内套管9的中心轴与所述喷头10的中心轴重合。通过调整所述样品容器8的高度使所述喷头10进入所述内套管9中，且所述喷头10的最下端位于两个所述圆孔13形成的圆柱形光通路的上边缘。
所述装置工作时，首先，检查所述装置的各个光学器件是否无损伤，所述激光器1、所述计算机27、所述显示器28和所述光谱仪29是否能正常工作；所述胶管19是否无破损无堵塞，所述喷头10和所述样品容器8是否无堵塞，所述蠕动泵20是否能正常工作。
然后，利用铁矿石国家标准物质GBW(E)070087(TFe为64.82％)和蒸馏水来配制铁矿石矿浆，将配置好的铁矿石矿浆从所述样品容器8的顶端加入到样品组件中；启动所述蠕动泵20，以使矿浆充满整个系统，并在所述喷头10处形成稳定的液柱。本实施方式中使用的矿浆流量为284.1mL/min。
利用所述计算机27控制所述3D位移平台22，以调整所述喷头10的位置，使采集到的光谱效果最好。同时，调整所述激光器1和所述光谱仪29的相关参数，进一步优化采集到的光谱。本实施方式所采用的实验参数为激光波长为532nm，激光能量为70mJ，频率为10Hz，成像门宽为10μs，延时为8μs，每幅光谱图积累140个激光脉冲，击穿点位置为液柱前表面正中心，所述喷头10的喷口末端下方3mm处，离焦量为+2mm，检测获得的光谱图如图6所示。在以上实验条件下，所获得的FeⅠ382.042nm谱线的光谱强度为3*104a.u.左右，RSD(relativestandard deviation，相对标准偏差)可以降到12％左右，可以实现对铁矿石矿浆的组成成分的检测。
在实验完毕后，将烧杯放置在所述样品容器8的下方，打开所述转接阀16，并松开所述胶管19的一端，让矿浆样品流入所述烧杯中。另外准备蒸馏水，将所述胶管19松开的一端放入蒸馏水中，利用所述蠕动泵20抽取蒸馏水以冲洗所述样品容器8，冲洗干净后再将所述胶管19松开的一端接回所述转接阀16，则可进行下一种样品的检测。
本实用新型所提供的利用激光探针快速检测矿浆的装置还可以实现实时在线检测，将所述转接阀16处打开，让所述胶管19接入矿浆运输管中，即可对矿浆进行实时在线检测。
本实用新型提供的利用激光探针快速检测矿浆的装置，其将矿浆样品由静止的形态转换成流动的液柱形态，每次激光与样品相互作用时，且样品的作用面保持相对稳定，避免了激光与样品相互作用过程中矿浆样品表面波动对实验结果造成的影响；样品容器是一个比较封闭的空间，只有一个供激光通过的小孔，而在样品容器的内部还有内套管，可以进一步限制样品的飞溅，其中内套管的前后两端均开有开孔，大部分的飞溅物将从其后方的小孔飞出以进入样品容器，再次进入样品循环中；所述装置基本为垂直结构，没有可供固体颗粒沉淀的条件，样品经由喷口喷出后立刻进入样品容器，被蠕动泵重新泵入胶管以进入样品循环中，提高了检测结果的稳定性。此外，所述装置结构简单，周期较短，能够实现快速在线检测，提高了检测的稳定性及检测的精确度。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种利用激光探针快速检测矿浆的装置，其包括LIBS组件及样品组件，其特征在于：
所述样品组件包括连接于所述LIBS组件的3D位移平台、垂直固定在所述3D位移平台上的主立杆、一端分别沿着所述主立杆自上而下间隔连接在所述主立杆上的胶管稳固机构、喷头固定机构及样品容器固定机构、连接于所述喷头固定机构的另一端的喷头、套设在所述喷头上的内套管、底端穿过所述样品容器固定机构的另一端的样品容器、一端穿过所述胶管稳固机构的另一端后与所述喷头相连通的胶管及设置在所述胶管上的蠕动泵，所述蠕动泵用于抽取矿浆以将矿浆由静止的形态转换成流动的液柱形态；
所述内套管及所述喷头部分收容于所述样品容器内；所述胶管的另一端连接于所述样品容器的出口端或者矿浆运输管；所述样品容器位于所述喷头固定机构的下方。
2.如权利要求1所述的利用激光探针快速检测矿浆的装置，其特征在于：所述装置还包括缓冲片，所述缓冲片收容于所述样品容器内，且其位于所述内套管的正下方；所述缓冲片用于减缓自所述喷头的喷口喷出的矿浆样品的流速，避免在所述样品容器的出口处产生气泡而影响液柱的稳定性。
3.如权利要求1所述的利用激光探针快速检测矿浆的装置，其特征在于：所述样品容器的前端外壁上开设有样品容器前端开孔，所述样品容器前端开孔用于供激光进入所述样品容器内部；所述内套管的前后壁上分别开设有圆孔，两个所述圆孔的中心轴重合，所述样品容器前端开孔的中心轴与所述圆孔的中心轴重合。
4.如权利要求3所述的利用激光探针快速检测矿浆的装置，其特征在于：所述装置还包括转接阀，所述转接阀连接所述样品容器的底端开口及所述胶管。
5.如权利要求3所述的利用激光探针快速检测矿浆的装置，其特征在于：所述喷头固定机构包括前转接头、第一前紧固螺丝、第二前紧固螺丝、连接杆、后转接头、第一后紧固螺丝及第二后紧固螺丝，所述连接杆的两端分别穿过所述前转接头及所述后转接头；所述第一前紧固螺丝连接所述前转接头及所述连接杆；所述第一后紧固螺丝连接所述后转接头及所述连接杆；所述第二前紧固螺丝连接所述喷头及所述前转接头，所述第二后紧固螺丝连接所述后转接头及所述主立杆。
6.如权利要求5所述的利用激光探针快速检测矿浆的装置，其特征在于：所述喷头固定机构的结构、所述样品容器固定机构的结构及所述胶管稳固机构的结构相同。
7.如权利要求3所述的利用激光探针快速检测矿浆的装置，其特征在于：所述LIBS组件包括激光器、第一笼式立方、第一激光波长反射镜、第二笼式立方、第二激光波长反射镜、光谱采集器、激光聚焦镜、计算机、显示器、光谱仪、USB数据线、光纤及触发线，所述触发线连接所述激光器及所述光谱仪；所述第一激光反射镜设置在所述第一笼式立方内，其用于将所述激光器发射的激光束转折45度；所述第二激光波长反射镜设置在所述第二笼式立方内，其用于将经所述第一激光波长反射镜转折后的激光束再转折45度以形成水平光路；所述光谱采集器位于所述第二笼式立方的左侧，所述光纤连接所述光谱采集器及所述光谱仪；所述USB数据线连接所述光谱仪及所述计算机，所述计算机电性连接于所述显示器。
8.如权利要求7所述的利用激光探针快速检测矿浆的装置，其特征在于：所述样品组件还包括双绞线、设置在所述3D位移平台上的X轴步进电机、Y轴步进电机及Z轴步进电机，所述X轴步进电机、所述Y轴步进电机及所述Z轴步进电机通过所述双绞线连接于所述计算机；所述3D位移平台通过所述X轴步进电机、所述Y轴步进电机及所述Z轴步进电机来分别实现水平移动及竖直移动。
9.如权利要求7所述的利用激光探针快速检测矿浆的装置，其特征在于：所述圆孔的中心轴与所述第二激光波长反射镜反射后的激光束的出射方向平行。
10.如权利要求1所述的利用激光探针快速检测矿浆的装置，其特征在于：所述样品容器的上半部及下半部分别为中空圆管及漏斗，所述中空圆管与所述漏斗相连通。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201720035884.3U CN206369698U (zh) | 2017-01-12 | 2017-01-12 | 一种利用激光探针快速检测矿浆的装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201720035884.3U CN206369698U (zh) | 2017-01-12 | 2017-01-12 | 一种利用激光探针快速检测矿浆的装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN206369698U true CN206369698U (zh) | 2017-08-01 |
Family
ID=59391237
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201720035884.3U Expired - Fee Related CN206369698U (zh) | 2017-01-12 | 2017-01-12 | 一种利用激光探针快速检测矿浆的装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN206369698U (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106841172A (zh) * | 2017-01-12 | 2017-06-13 | 华中科技大学 | 一种利用激光探针快速检测矿浆的装置 |
| CN108535238A (zh) * | 2018-03-30 | 2018-09-14 | 华中科技大学 | 一种利用光纤激光辅助增强激光探针的矿浆检测装置 |
| CN114166829A (zh) * | 2021-12-08 | 2022-03-11 | 华中科技大学鄂州工业技术研究院 | 一种浆料均匀性检测系统及方法 |
| US20220090984A1 (en) * | 2019-09-13 | 2022-03-24 | Viavi Solutions France SAS | Multiple front-end device based high speed optical time domain reflectometer acquisition |
-
2017
- 2017-01-12 CN CN201720035884.3U patent/CN206369698U/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106841172A (zh) * | 2017-01-12 | 2017-06-13 | 华中科技大学 | 一种利用激光探针快速检测矿浆的装置 |
| CN108535238A (zh) * | 2018-03-30 | 2018-09-14 | 华中科技大学 | 一种利用光纤激光辅助增强激光探针的矿浆检测装置 |
| CN108535238B (zh) * | 2018-03-30 | 2020-07-10 | 华中科技大学 | 一种利用光纤激光辅助增强激光探针的矿浆检测装置 |
| US20220090984A1 (en) * | 2019-09-13 | 2022-03-24 | Viavi Solutions France SAS | Multiple front-end device based high speed optical time domain reflectometer acquisition |
| US11808660B2 (en) * | 2019-09-13 | 2023-11-07 | Viavi Solutions France SAS | Multiple front-end device based high speed optical time domain reflectometer acquisition |
| CN114166829A (zh) * | 2021-12-08 | 2022-03-11 | 华中科技大学鄂州工业技术研究院 | 一种浆料均匀性检测系统及方法 |
| CN114166829B (zh) * | 2021-12-08 | 2023-09-19 | 华中科技大学鄂州工业技术研究院 | 一种浆料均匀性检测系统及方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN206369698U (zh) | 一种利用激光探针快速检测矿浆的装置 | |
| CN110308119B (zh) | 一种载流式激光诱导击穿光谱在线成分分析仪 | |
| CN103712962B (zh) | 一种基于气雾化与共振激发的激光探针分析仪 | |
| CN106568762B (zh) | 扫描式激光诱导光谱面范围分析检测系统 | |
| JP6198944B2 (ja) | 遠距離冶金液体金属成分のための現場オンライン検出装置及び方法 | |
| US6700660B2 (en) | Method and apparatus for in-process liquid analysis by laser induced plasma spectroscopy | |
| CN106841172A (zh) | 一种利用激光探针快速检测矿浆的装置 | |
| CN103743710B (zh) | 基于光纤激光器的便携式激光探针成分分析仪 | |
| CN110220884A (zh) | 一种用于水下检测的光纤libs探测系统及方法 | |
| CN104502330B (zh) | 一种用于检测液体样品的激光诱导击穿光谱检测装置 | |
| CN105136752A (zh) | 基于激光诱导击穿光谱的在线粉末检测装置及其测量方法 | |
| CN114486856B (zh) | 一种高重频辅助烧蚀激光诱导击穿光谱气溶胶检测装置 | |
| WO2022062118A1 (zh) | 一种液体样品元素在线检测的装置与方法 | |
| US20230304936A1 (en) | Online detection device and method for underwater elements based on libs technology | |
| CN107764794A (zh) | 利用可调谐共振激光诱导击穿光谱检测猪肉重金属分布的装置 | |
| CN207396354U (zh) | 一种用于粉末成分在线检测的激光诱导击穿光谱装置 | |
| CN102914522B (zh) | 气、液联用激光诱导击穿光谱检测装置及检测方法 | |
| EA031459B1 (ru) | Способ и устройство для оперативного анализа посредством лазерно-индуцированной спектроскопии | |
| CN107782718A (zh) | 便携式激光诱导击穿光谱分析装置 | |
| CN108535238B (zh) | 一种利用光纤激光辅助增强激光探针的矿浆检测装置 | |
| CN203798735U (zh) | 基于光纤激光器的便携式激光探针成分分析仪 | |
| CN104374751B (zh) | 基于共线激光诱导击穿光谱作物营养元素快速检测的装置 | |
| CN105865989B (zh) | 用于大型喷雾场激光粒度仪的光路切换装置及使用方法 | |
| CN102735657B (zh) | 激光诱导击穿光谱仪及其光谱信号收集方法 | |
| CN203758914U (zh) | 一种基于气雾化与共振激发的激光探针分析仪 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Guo Lianbo Inventor after: Cheng Xiao Inventor after: Xiong Foguan Inventor after: Yang Xinyan Inventor after: Li Jiaming Inventor after: Li Xiangyou Inventor after: Zeng Xiaoyan Inventor before: Guo Lianbo Inventor before: Cheng Xiao Inventor before: Xiong Foguan Inventor before: Yang Xinyan Inventor before: Li Jiaming Inventor before: Li Xiangyou Inventor before: Lu Yongfeng Inventor before: Zeng Xiaoyan |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20170801 |