CN212844962U - 一种重金属检测仪的激发源装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种重金属检测仪的激发源装置，包含如下：钨棒、进气端金属毛细管、透明的石英管、排气端金属毛细管、排气接头、进气接头、进气端导电环、排气端导电环以及光纤探头。重金属检测仪的激发源装置为重金属检测仪的核心部件，采用本实用新型的设计方式，可以实现仪器体积的小型化和成本低廉化，并且使用时惰性气体消耗低、能耗低。

Description

一种重金属检测仪的激发源装置

技术领域

本实用新型涉及重金属检测仪，具体涉及一种重金属检测仪的激发源装置。

背景技术

重金属检测的原子光谱类仪器种类很多，主要包括：原子光谱类仪器、紫外可见分光光度法(比色法)类仪器、电化学类仪器，以及一些可进行快速检测的简易装置和方法。原子光谱类仪器在重金属检测中比较有优势，如可检测的元素种类多、可同时检测多种元素、检出限高、使用方便、灵敏度高、检测速度快等优势。紫外可见分光光度法(比色法)类仪器可对单一元素进行检测，一般每检测一个元素需要换一种显色剂，重金属检测时易受干扰，检出限高。电化学类仪器在重金属检测中应用较多是的溶出伏安法仪器。而重金属检测灵敏度高，可进行元素化学形态分析，但分析所用时间较长，抗干扰性差，维护成本高。

参考图1，辉光放电重金属检测装置主要包括激发源组件模块、高压模块、蠕动泵模块、氢化物发生腔模块、光谱仪模块、显示屏模块和锂电池模块。重金属检测的基本原理是：氢化物发生联合微等离子体激发源来实现对分析物(即重金属和类金属元素)的分析。微控制单元MCU(Microcontroller Unit)为仪器的核心，负责工作参数的检测和执行部件的控制。检测的工作参数包括放电电压、放电电流和气体流量，执行部件为高压模块、蠕动泵、触摸屏和光谱仪。其中，触摸屏是人机交互部件，可以进行参数设置和数据显示；光谱仪负责光谱数据的采集。上位机的作用是以其为载体，运用上位机软件精确分析所采集的光谱数据。

重金属检测仪器大多是实验室大型仪器，受限于仪器体积大而笨重、价格昂贵、惰性气体消耗高、能耗高等因素，致使其只能在实验室内使用，无法实现现场原位检测，进行重金属检测的同时还增加了环保成本。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术中重金属检测仪器大多是实验室大型仪器，受限于仪器体积大而笨重、价格昂贵、惰性气体消耗高、能耗高的技术缺陷，本实用新型提供了重金属检测仪的激发源装置。

本实用新型为解决其技术问题，提供了一种重金属检测仪的激发源装置，包含如下：钨棒、进气端金属毛细管、透明的石英管、排气端金属毛细管、排气接头、进气接头、进气端导电环、排气端导电环以及光纤探头，进气端金属毛细管的直径小于石英管的内径，一部分插设在石英管内，另一部分位于石英管外，石英管插设进气端金属毛细管的那一端的端口与进气端金属毛细管之间通过密封物质密封；钨棒的一端插设在进气端金属毛细管位于石英管内的那一端中，与进气端金属毛细管之间密封且电性连接，另一端为尖端；在钨棒的所述一端至石英管的所述端口之间的那一段，钨棒上开设有通气孔；排气端金属毛细管一部分插设在石英管内，另一部分位于石英管外，石英管插设排气端金属毛细管的那一端的端口与排气端金属毛细管之间通过密封物质密封，排气端金属毛细管插设排气端金属毛细管的那一端与所述尖端之间相隔一定距离，形成放电场所；

进气接头和排气接头内具有安装通孔，石英管的两端分别安装于进气接头和排气接头内的安装通孔上，进气端金属毛细管位于石英管外的部分以及排气端金属毛细管位于石英管外的部分分别位于进气接头和排气接头的安装通孔内，进气端导电环套设于进气端套筒上，电性连接进气端金属毛细管，排气端导电环套设于排气端套筒上，电性连接排气端金属毛细管；光纤探头安装在排气接头的安装通孔靠外的一端，光纤探头与排气接头同轴。

进一步地，在本实用新型的重金属检测仪的激发源装置中，还包括底座以及固定安装于底座上的保护罩，进气接头和排气接头通过连接座安装于底座上，且位于保护罩内。

进一步地，在本实用新型的重金属检测仪的激发源装置中，所述保护罩是由4mm的亚克力板材制成。

进一步地，在本实用新型的重金属检测仪的激发源装置中，所述进气接头和排气接头为聚四氟乙烯制成。

进一步地，在本实用新型的重金属检测仪的激发源装置中，钨棒的直径为1mm～2mm。

进一步地，在本实用新型的重金属检测仪的激发源装置中，进气端导电环与进气接头以及排气端导电环与排气接头之间的连接方式是：进气端导电环和排气端导电环上设有螺孔，通过螺钉穿过螺孔将导电环固定到进气接头和排气接头上。

进一步地，在本实用新型的重金属检测仪的激发源装置中，光纤探头与排气接头的安装通孔之间为螺纹连接。

进一步地，在本实用新型的重金属检测仪的激发源装置中，进气端金属毛细管和排气端金属毛细管均为钢管制成。

进一步地，在本实用新型的重金属检测仪的激发源装置中，进气接头包含进气接头外筒和进气接头内筒，进气接头外筒上开设有所述安装通孔，进气接头外筒的内径分别与进气接头内筒的外径以及石英管的外径相适应，从而实现石英管的一端以及进气接头内筒安装在进气接头外筒中，进气接头内筒距离进气接头外筒上开设有的所述安装通孔的两端均有一定距离；进气接头内筒的长度与进气端金属毛细管位于石英管外的部分的长度相同，进气接头内筒的内径与进气端金属毛细管位于石英管外的部分的外径相同，从而实现进气接头内筒恰好安装在进气端金属毛细管位于石英管外的部分上。

进一步地，在本实用新型的重金属检测仪的激发源装置中，排气接头包含排气接头外筒和排气接头内筒，排气接头外筒上开设有所述安装通孔，排气接头外筒的内径分别与排气接头内筒的外径以及石英管的外径相适应，从而实现石英管的另一端以及排气接头内筒安装在排气接头外筒中，排气接头内筒距离排气接头外筒上开设有的所述安装通孔的两端均有一定距离；排气接头内筒的长度与排气端金属毛细管位于石英管外的部分的长度相同，排气接头内筒的内径与排气端金属毛细管位于石英管外的部分的外径相同，从而实现排气接头内筒恰好安装在排气端金属毛细管位于石英管外的部分上。

实施本实用新型的一种重金属检测仪的激发源装置，具有以下有益效果：重金属检测仪的激发源装置为重金属检测仪的核心部件，采用本实用新型的设计方式，可以实现仪器体积的小型化和成本低廉化，并且使用时惰性气体消耗低、能耗低。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是辉光放电重金属检测装置的组成图；

图2是重金属检测仪的激发源装置的部分结构示意图；

图3是保护罩的示意图；

图4是导电环的示意图；

图5是底座的示意图；

图6是光纤探头的示意图；

图7是进气接头示意图；

图8是排气接头；

图9是未示意套管8内部的整体结构装配图；

图10是由外侧向内侧方向角度的排气接头的示意图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。

在重金属检测仪的激发源中有气流和电流两个通路，即气体的通入与流出，电流的流入与流出。电流通路是维持等离子体放电的能量源，也是发射光谱的来源；气流通路有三个作用：一是可以使放电(等离子体)在载气(氩)中更容易地实现，二是将氢化物发生的气体带入到激发源中，三是将气体放电产生的热量带出激发源，以防热量集中而损坏激发源装置。

激发源电极进气端电极会与含有氢化物的气体直接接触，所以要求该电极不能与气体发生化学反应，尤其是在气体放电产生一定热量下，即选择钨作为进气端电极；排气端电极不能阻挡光路，以免影响光谱采集，要尽量使气体电离发生的光通过电极后进入到光纤探头。因为光路不能改变，所以电极就要紧贴管道内壁，变成圆环以疏通光路。在等离子体中，正负极间“点-圆环”放电形式在电离后符合等离子体“水滴状”的稳态放电形式，更容易形成自持放电，所以进气端电极的钨棒末梢需要加工成锥形尖端。

激发源进气端电极的钨棒直径在1mm～2mm，所以不可能在钨棒上加工内腔，让气体从其内部排出并沿放电发生管道进入放电区域，并且钨的硬度很高，很难用一般的刀具对其加工。气体要从钨棒四周进入到发电场所，需要管道将气体导入到放电管道，最后选用毛细管。钨棒需要固定在毛细管末端，这样一来就会堵塞气体的流动，所以要在毛细管连接钨棒末端之前加工匀称的通气孔，使气体均匀地进入到放电管道的发生区域。

参考图1至图9，一种重金属检测仪的激发源装置，包含如下：钨棒5、进气端金属毛细管6、透明的石英管4、排气端金属毛细管3、排气接头2、进气接头8、进气端导电环9、排气端导电环1以及光纤探头。

进气端金属毛细管6和排气端金属毛细管3均为钢管制成，进气端金属毛细管6的直径小于石英管4的内径，一部分插设在石英管4内，另一部分位于石英管4外，石英管4 插设进气端金属毛细管6的那一端的端口与进气端金属毛细管6之间通过密封物质密封；钨棒5的直径为1mm～2mm，钨棒5的一端插设在进气端金属毛细管6位于石英管4内的那一端中，与进气端金属毛细管6之间密封且电性连接，另一端为尖端；在钨棒5的所述一端至石英管4的所述端口之间的那一段，钨棒5上开设有通气孔；排气端金属毛细管3一部分插设在石英管4内，另一部分位于石英管4外，石英管4插设排气端金属毛细管3的那一端的端口与排气端金属毛细管3之间通过密封物质密封，排气端金属毛细管3插设排气端金属毛细管3的那一端与所述尖端之间相隔一定距离，形成放电场所。

在两个金属毛细管之间加上直流高压，含有重金属的液体样品通过蒸汽发生，在干燥后被载气氩气导入到石英管4，并在两极之间形成辉光放电微等离子体，使得重金属被激发并发射特征谱线，光谱由光谱仪接收以实现谱线的检测。

进气接头8和排气接头2内具有安装通孔，石英管4的两端分别安装于进气接头8和排气接头2内的安装通孔上，进气端金属毛细管6位于石英管4外的部分以及排气端金属毛细管3位于石英管4外的部分分别位于进气接头8和排气接头2的安装通孔内，进气端导电环9套设于进气端套筒上，电性连接进气端金属毛细管6，排气端导电环1套设于排气端套筒上，电性连接排气端金属毛细管3；光纤探头安装在排气接头2的安装通孔靠外的一端，光纤探头与排气接头2同轴。光纤探头与排气接头2的安装通孔之间为螺纹连接。

进气端导电环9与进气接头8以及排气端导电环1与排气接头2之间的连接方式是：进气端导电环9和排气端导电环1上设有螺孔，通过螺钉穿过螺孔将导电环固定到进气接头8和排气接头2上。

同时参考图10，排气接头2包含排气接头外筒22和排气接头内筒23，排气接头外筒22上开设有安装通孔21，排气接头外筒22的内径分别与排气接头内筒23的外径以及石英管4的外径相适应，从而实现石英管4的另一端以及排气接头内筒23安装在排气接头外筒 22中，排气接头内筒23距离排气接头外筒22上开设有的安装通孔21的两端均有一定距离；排气接头内筒23的长度与排气端金属毛细管3位于石英管4外的部分的长度相同，排气接头内筒23的内径与排气端金属毛细管3位于石英管4外的部分的外径相同，从而实现排气接头内筒23恰好安装在排气端金属毛细管3位于石英管4外的部分上。

进气接头8包含进气接头外筒和进气接头内筒，进气接头8外筒上开设有所述安装通孔，进气接头8外筒的内径分别与进气接头内筒的外径以及石英管4的外径相适应，从而实现石英管4的一端以及进气接头内筒安装在进气接头8外筒中，进气接头内筒距离进气接头8外筒上开设有的所述安装通孔的两端均有一定距离；进气接头内筒的长度与进气端金属毛细管6位于石英管4外的部分的长度相同，进气接头内筒的内径与进气端金属毛细管6位于石英管4外的部分的外径相同，从而实现进气接头内筒恰好安装在进气端金属毛细管6位于石英管4外的部分上。进气接头8与排气接头2的结构相似，具体可参考图10。

在本实用新型的重金属检测仪的激发源装置中，还包括底座以及固定安装于底座上的保护罩，进气接头8以及排气接头2通过连接座安装于底座上，且位于保护罩内。保护罩是由mm的亚克力板材制成。进气接头8以及排气接头2为聚四氟乙烯制成。

本实用新型在设计制作时应当注意以下几点。

1、本实用新型将直流辉光放电原子发射光谱可精确测量的优势运用到便携式辉光放电重金属元素检测仪当中，将同领域检测仪器的检测精度提高到了更高的层级。

2、激发源装置的进气端电极会与含有氢化物的气体直接接触，所以要求该电极不能与气体发生化学反应，即选择钨材料；排气端电极不能阻挡光路，以免影响光谱采集，要尽量使气体电离发生的光通过电极后进入到光纤探头。因为光路不能改变，所以电极就要紧贴管道内壁，变成圆环以疏通光路。在等离子体中，正负极间“点-圆环”放电形式在电离后符合等离子体“水滴状”的稳态放电形式，更容易形成自持放电。所以进气端电极的钨棒末梢需要加工成锥形尖端；

3、激发源装置进气方式主要是让气体从其内部排出并沿放电发生管道进入放电区域，钨棒需要固定在毛细管末端，为防止堵塞气体的流动，所以要在毛细管连接钨棒末端之前加工匀称的通气孔，使气体均匀地进入到放电管道的发生区域；

4、激发源装置设计要求放电管路需要采用透明材质，用于观察气体放电情况；放电管路中的发光主体要与光纤探头(接收光谱)同轴，发光主体一般情况下与放电管路同轴，所以需要保证放电管路与光纤探头同轴；气体放电时排气端电极的温度会比较高，一般在 80℃～150℃，所以与排气端电极连接的部件要具有耐热性能。

重金属检测仪主要针对易于发生的氢化物元素(As，Cd、Pb、Hg、Cr等)的定量检测，氢化物发生联合微等离子体激发源可实现对分析物的分析。不仅具备较高的进样效率和抗基体干扰能力，同时具有媲美实验室大型仪器的优异分析性能、易维护、低耗费等优势，可实现现场原位分析，为原位分析提供了新的选择。重金属检测仪现在已成功支持直流辉光放电微等离子体原子光谱法检测水环境中的重金属元素，在重金属分析过程可以选择检测方法和设置实验参数。

上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。

Claims (10)

1.一种重金属检测仪的激发源装置，其特征在于，包含如下：钨棒、进气端金属毛细管、透明的石英管、排气端金属毛细管、排气接头、进气接头、进气端导电环、排气端导电环以及光纤探头，进气端金属毛细管的直径小于石英管的内径，一部分插设在石英管内，另一部分位于石英管外，石英管插设进气端金属毛细管的那一端的端口与进气端金属毛细管之间通过密封物质密封；钨棒的一端插设在进气端金属毛细管位于石英管内的那一端中，与进气端金属毛细管之间密封且电性连接，另一端为尖端；在钨棒的所述一端至石英管的所述端口之间的那一段，钨棒上开设有通气孔；排气端金属毛细管一部分插设在石英管内，另一部分位于石英管外，石英管插设排气端金属毛细管的那一端的端口与排气端金属毛细管之间通过密封物质密封，排气端金属毛细管插设排气端金属毛细管的那一端与所述尖端之间相隔一定距离，形成放电场所；

进气接头和排气接头内具有安装通孔，石英管的两端分别安装于进气接头和排气接头内的安装通孔上，进气端金属毛细管位于石英管外的部分以及排气端金属毛细管位于石英管外的部分分别位于进气接头和排气接头的安装通孔内，进气端导电环套设于进气端套筒上，电性连接进气端金属毛细管，排气端导电环套设于排气端套筒上，电性连接排气端金属毛细管；光纤探头安装在排气接头的安装通孔靠外的一端，光纤探头与排气接头同轴。

2.根据权利要求1所述的重金属检测仪的激发源装置，其特征在于，还包括底座以及固定安装于底座上的保护罩，进气接头和排气接头通过连接座安装于底座上，且位于保护罩内。

3.根据权利要求2所述的重金属检测仪的激发源装置，其特征在于，所述保护罩是由4mm的亚克力板材制成。

4.根据权利要求1所述的重金属检测仪的激发源装置，其特征在于，所述进气接头和排气接头为聚四氟乙烯制成。

5.根据权利要求1所述的重金属检测仪的激发源装置，其特征在于，钨棒的直径为1mm～2mm。

6.根据权利要求1所述的重金属检测仪的激发源装置，其特征在于，进气端导电环与进气接头以及排气端导电环与排气接头之间的连接方式是：进气端导电环和排气端导电环上设有螺孔，通过螺钉穿过螺孔将导电环固定到进气接头和排气接头上。

7.根据权利要求1所述的重金属检测仪的激发源装置，其特征在于，光纤探头与排气接头的安装通孔之间为螺纹连接。

8.根据权利要求1所述的重金属检测仪的激发源装置，其特征在于，进气端金属毛细管和排气端金属毛细管均为钢管制成。

9.根据权利要求1所述的重金属检测仪的激发源装置，其特征在于，进气接头包含进气接头外筒和进气接头内筒，进气接头外筒上开设有所述安装通孔，进气接头外筒的内径分别与进气接头内筒的外径以及石英管的外径相适应，从而实现石英管的一端以及进气接头内筒安装在进气接头外筒中，进气接头内筒距离进气接头外筒上开设有的所述安装通孔的两端均有一定距离；进气接头内筒的长度与进气端金属毛细管位于石英管外的部分的长度相同，进气接头内筒的内径与进气端金属毛细管位于石英管外的部分的外径相同，从而实现进气接头内筒恰好安装在进气端金属毛细管位于石英管外的部分上。

10.根据权利要求9所述的重金属检测仪的激发源装置，其特征在于，排气接头包含排气接头外筒和排气接头内筒，排气接头外筒上开设有所述安装通孔，排气接头外筒的内径分别与排气接头内筒的外径以及石英管的外径相适应，从而实现石英管的另一端以及排气接头内筒安装在排气接头外筒中，排气接头内筒距离排气接头外筒上开设有的所述安装通孔的两端均有一定距离；排气接头内筒的长度与排气端金属毛细管位于石英管外的部分的长度相同，排气接头内筒的内径与排气端金属毛细管位于石英管外的部分的外径相同，从而实现排气接头内筒恰好安装在排气端金属毛细管位于石英管外的部分上。

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