CN206671200U - 基于激光诱导击穿光谱技术的气体中重金属检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于激光诱导击穿光谱技术的气体中重金属检测装置。该装置通过气体采样系统将待测气体中的重金属颗粒吸附在带式活性过滤膜上，再通过传送单元将采样处的带式活性过滤膜传输到激光诱导击穿光谱仪的聚焦点下。激光器的聚焦点不断取样打点，得到的光谱数据再通过一系列处理得出重金属离子的浓度。该装置实现了样品的采集、样品的传送和样品的检测一体化和自动化，具有实时检测，效率高，可多次重复检测的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及气体中重金属离子的检测领域，尤其涉及一种基于激光诱导击穿光谱技术的气体中重金属自动化检测装置。
背景技术
目前，大气中重金属颗粒成分和工业高温高压环境下重金属排放物造成了严重的环境污染，同时也威胁到了人类的健康，因此对气体中重金属元素的检测成为人们关注的焦点。
目前现有的气体检测方法有红外光谱检测技术、气相色谱柱-离子迁移率谱技术和原子吸收光谱技术等，以上方法虽然可以实现对气体中重金属元素检测，但样品预处理复杂，运行成本高，灵敏度低。激光诱导击穿光谱技术作为一种新的在线分析检测技术，是将高能量的脉冲激光通过聚焦透镜照射到样品表面，使样品产生等离子体，等离子体发射出的光由光谱仪检测传输到计算机控制系统，通过对光谱信息进行数据处理，从而实现样品的定性区分和定量检测。具有检测快，灵敏度高，样品无需特殊处理等优点。
本发明提出了一种基于激光诱导击穿光谱技术的气体中重金属检测装置，实现了样品的采集、样品的传送和样品的检测一体化和自动化，具有样品处理简单、灵敏度高、效率高、操作简单和可多次重复测量等优点。
发明内容
本实用新型提供一种基于激光诱导击穿光谱技术的气体中重金属检测装置。目的在于实现样品的采集、样品的传送和样品的检测一体化和自动化。可多次重复自动化检测。
基于激光诱导击穿光谱技术的气体中重金属检测装置，包括气体采样系统、样品传送系统和激光烧蚀检测系统。
所述的气体采样系统由管道(6)、进气腔(7)、出气腔(8)、气体阀门(4)、气体流量计(5)、气泵(9)组成。所述的气体采样系统的进气腔(7)通过管道(6)与气体阀门(4)相连，出气腔(8)通过管道(6)与气泵(9)相连。进气腔(7)和出气腔(8)并不固定死，而是可以沿着管道(6)上下无缝隙短距离滑动。并且在气体阀门(4)的下端的进气口处设有气体流量计(5)。
所述的样品传送系统由主动轮盘(2)、从动轮盘(1)、固定轮盘(3)、带式活性过滤膜(10)构成。其中带式活性过滤膜(10)涂有活性材料，该活性材料为有机高分子膜能够吸附重金属颗粒。所述的带式活性过滤膜(10)缠绕于从动轮盘(1)，经过进气腔(7)和出气腔(8)之间的缝隙向主动轮缠绕，且该装置拥有两个固定轮盘(3)用来固定带式活性过滤膜(10)。
所述的激光烧蚀检测系统由飞秒固体脉冲激光器(11)、聚焦镜(12)、采集透镜(13)、光纤聚集头(14)、光纤(15)、光谱仪(16)、计算机终端(17)构成。其中飞秒固体脉冲激光器(11)发出的激光能够通过聚焦镜(12)聚焦于带式活性过滤膜(10)上，产生的等离子体能够通过采集透镜(13)由光纤聚集头(14)进入光纤(15)，光纤(15)连至光谱仪(16)，光谱仪(16)再和计算机终端(17)相连。
本发明的有益效果是：集样品的采集、样品的传送和样品的检测一体化和自动化。具有样品处理简单、成本低、灵敏度高、效率高、操作简单和可多次重复测量的优点。
附图说明
图1为本实用新型的原理图，图中：1-从动轮盘；2-主动轮盘；3-固定轮盘；4-气体阀门；5-气体流量计；6-管道；7-进气腔；8-出气腔；9-气泵；10-带式活性过滤膜；11-飞秒固体脉冲激光器；12-聚焦镜；13-采集透镜；14-光纤聚集头；15-光纤；16-光谱仪；17-计算机终端。
具体实施方式
如图1所示为本实用新型的结构装置图，本实用新型提供了一种基于激光诱导击穿光谱技术的气体中重金属检测装置，包括体采样系统、样品传送系统和激光烧蚀检测系统。
所述的气体采样系统由管道(6)、进气腔(7)、出气腔(8)、气体阀门(4)、气体流量计(5)、气泵(9)组成。所述气体采样系统的进气腔(7)通过管道(6)与气体阀门(4)相连，出气腔(8)通过管道(6)与气泵(9)相连。进气腔(7)和出气腔(8)并不固定死，而是可以沿着管道(6)上下无缝隙短距离滑动。并且在气体阀门(4)的下端的进气口处设有气体流量计(5)。
所述的样品传送系统由主动轮盘(2)、从动轮盘(1)、固定轮盘(3)、带式活性过滤膜(10)构成。其中带式活性过滤膜(10)涂有活性材料，该活性材料为有机高分子膜能够吸附重金属颗粒。所述的带式活性过滤膜(10)缠绕于从动轮盘(1)，经过进气腔(7)和出气腔(8)之间的缝隙向主动轮缠绕，且该装置拥有两个固定轮盘(3)用来固定带式活性过滤膜(10)。
所述的激光烧蚀检测系统由飞秒固体脉冲激光器(11)、聚焦镜(12)、采集透镜(13)、光纤聚集头(14)、光纤(15)、光谱仪(16)、计算机终端(17)构成。其中飞秒固体脉冲激光器(11)发出的激光能够通过聚焦镜(12)聚焦于带式活性过滤膜(10)上，产生的等离子体能够通过采集透镜(13)由光纤聚集头(14)进入光纤(15)，光纤(15)连至光谱仪(16)，光谱仪(16)再和计算机终端(17)相连。
本专利是这样实现的，其方法步骤如下：
步骤1：当需要检测待测气体时，进气腔(7)沿管道(6)向下滑动，出气腔(8)沿管道(6)向上滑动。两者对接来夹紧夹在中间的带式活性过滤膜(10)，使气体不至于从夹缝中泄露出去。然后气体阀门(4)打开，通入待测气体，此时气泵(9)开始工作，使待测气体通过带式活性过滤膜(10)再排出，让重金属颗粒吸附在带式活性过滤膜(10)上。同时气体阀门(4)下的气体流量计(5)记录通入气体的流量。
步骤2：气体采样完毕，气泵(9)停止工作，关闭气体阀门(4)，进气腔(7)沿管道(6)向上滑动复原，出气腔(8)沿管道(6)向下滑动复原，使夹在中间的带式活性过滤膜(10)能够自由移动。然后主动轮盘(2)带动从动轮盘(1)让带式活性过滤膜(10)向右移动，使带式活性过滤膜(10)的采样处最右端刚好移至激光检测正下方。
步骤3：主动轮盘(2)带动从动轮盘(1)让带式活性过滤膜(10)向右缓慢移动，直至带式活性过滤膜(10)的采样处最左端刚好移至激光检测正下方。在此期间飞秒固体脉冲激光器(11)不断打点采样，产生的等离子体发出的光通过采集透镜(13)由光纤聚集头(14)进入光纤(15)，再由光纤(15)连至光谱仪(16)，光谱仪(16)将得到的光谱信息传输给计算机终端(17)，对光谱图进行分析和处理，即可实现对待测气体中重金属元素的检测。
Claims (4)
1.基于激光诱导击穿光谱技术的气体中重金属检测装置，包括由管道(6)、进气腔(7)、出气腔(8)、气体阀门(4)、气体流量计(5)、气泵(9)构成的气体采样系统；由主动轮盘(2)、从动轮盘(1)、固定轮盘(3)、带式活性过滤膜(10)构成的样品传送系统；由飞秒固体脉冲激光器(11)、聚焦镜(12)、采集透镜(13)、光纤聚集头(14)、光纤(15)、光谱仪(16)、计算机终端(17)构成的激光烧蚀检测系统；
其特征在于所述气体采样系统的进气腔(7)通过管道(6)与气体阀门(4)相连，出气腔(8)通过管道(6)与气泵(9)相连，进气腔(7)和出气腔(8)并不固定死，而是可以沿着管道(6)上下无缝隙短距离滑动，并且在气体阀门(4)的下端的进气口处设有气体流量计(5)。
2.根据权利要求1所述的基于激光诱导击穿光谱技术的气体中重金属检测装置，其特征在于所述的带式活性过滤膜(10)涂有活性材料，该活性材料为有机高分子膜能够吸附重金属颗粒。
3.根据权利要求1所述的基于激光诱导击穿光谱技术的气体中重金属检测装置，其特征在于所述的带式活性过滤膜(10)缠绕于从动轮盘(1)，经过进气腔(7)和出气腔(8)之间的缝隙向主动轮盘(2)缠绕，且该装置拥有两个固定轮盘(3)用来固定带式活性过滤膜(10)。
4.根据权利要求1所述的基于激光诱导击穿光谱技术的气体中重金属检测装置，其特征在于所述的飞秒固体脉冲激光器(11)发出的激光能够通过聚焦镜(12)聚焦于带式活性过滤膜(10)上，产生的等离子体能够通过采集透镜(13)由光纤聚集头(14)进入光纤(15)，光纤(15)连至光谱仪(16)，光谱仪(16)再和计算机终端(17)相连。
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