CN214953004U - 一种土壤重金属污染物原位探测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种土壤重金属污染物原位探测装置，它包括：主控单元、主架、激光器、激光调焦单元、反射镜、主调焦单元、样品托架、反射光束调焦单元、光谱仪；主架设在光谱仪和主控单元上；激光调焦单元与反射光束调焦单元设在主架一侧，主调焦单元一端设有样品托架；激光器投射激光光束，激光器的激光光束依次通过激光调焦单元、反射镜和主调焦单元投射在样品托架中的样品盒上；激光光束在样品上产生高热量的等离子体；产生高热量的等离子体再依次通过主调焦单元和反射光束调焦单元聚焦到进光谱仪的光纤口中；光谱仪进行分光后完成光电转换，并将电信号传输至计算机，软件通过事先建立好的数据模型可以同时计算出土壤中的重金属含量。

Description

一种土壤重金属污染物原位探测装置

技术领域

本实用新型属于土壤重金属检测技术领域，具体涉及一种土壤重金属污染物原位探测装置。

背景技术

随着土壤重金属污染物主要是指铅、镉、铬、汞、砷等生物毒性显著的重金属进入土壤而造成的污染；他们在环境中的背景值以及《中国土壤环境质量标准》中所规定的临界值也不尽相同；重金属污染使土壤丧失生产力，成为“毒土”；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的特点，并可经水和植物等介质最终影响人类健康、生存与发展。因此，土壤重金属污染监测与预防至关重要；随之带来的食品安全问题令人担忧。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，而提供了一种土壤重金属污染物原位探测装置；

一种土壤重金属污染物原位探测装置，它包括：主控单元1、主架2、激光器3、激光调焦单元4、反射镜5、主调焦单元6、样品托架7、反射光束调焦单元8、光谱仪9；

所述的主架2设在光谱仪9和主控单元1上；主架2上分为第一光束调整架21、第二光束调整架22、第三光束调整架23、折射镜架24；

所述的第一折射镜片架241水平装设；第一光束调整架21和第二光束调整架22平行设置；

所述的激光调焦单元4设在第一光束调整架21上；激光器3装设在第一光束调整架21一侧；

所述的反射光束调焦单元8设在第二光束调整架22上；光谱仪9的光纤口设在第二光束调整架22的一侧；

所述的主调焦单元6设在第三光束调整架23上；样品托架7设在第三光束调整架23一侧；

折射镜架24设在第二光束调整架22与第三光束调整架23之间；

主控单元1通过电气线缆分别与激光器3、光谱仪9和激光调焦单元4、主调焦单元6、反射光束调焦单元8的用电设备电气连接。

所述的激光调焦单元4中设有激光调焦镜架44、激光调焦电机42，激光调焦镜架44上设有激光调焦透镜441；激光调焦电机42通过丝杠丝母运动机构Ⅰ驱动激光调焦透镜441在第一光束调整架21上水平移动。

所述的丝杠丝母运动机构Ⅰ包括：激光调焦丝杠41、激光调焦滑轨43、激光调焦丝母45、激光调焦滑块，激光调焦丝杠41轴接在第一光束调整架21上，激光调焦丝杠41与激光调焦电机42转子固定连接；激光调焦滑轨43与激光调焦丝杠41平行并固定在第一光束调整架21上；激光调焦丝母45和激光调焦滑块固定在激光调焦镜架44上；激光调焦丝母45套接在激光调焦丝杠41上；激光调焦滑块套接在激光调焦滑轨43上。

所述的主调焦单元6中设有第一调焦电机62、第二调焦电机64、第一调焦镜架65、第二调焦镜架66；

第一调焦镜架65上设有第一调焦透镜651，第一调焦电机62通过丝杠丝母运动机构Ⅱ驱动第一调焦透镜651在第三光束调整架23水平移动；

第二调焦镜架66上设有第二调焦透镜661，第二调焦电机64通过丝杠丝母运动机构Ⅲ驱动第二调焦透镜661在第三光束调整架23上水平移动。

所述的丝杠丝母运动机构Ⅱ包括：第一调焦丝杠61、第一调焦丝母652、第一滑块；第一调焦丝杠61轴接在第三光束调整架23上；第一调焦丝母652和第一滑块分别设在第一调焦镜架65的上端两侧；

所述的丝杠丝母运动机构Ⅲ包括：第二调焦丝杠63、第二调焦丝母662、第二滑块；第二调焦丝杠63轴接在第三光束调整架23上，并与第一调焦丝杠61平行；第二调焦丝母662、第二滑块分别设在第二调焦镜架66的上端两侧；

所述的第一调焦丝母652套接在第一调焦丝杠61上；第一滑块套在第二调焦丝杠63上；第二调焦丝母662套接在第二调焦丝杠63上；第二滑块套在第一调焦丝杠61上。

所述的反射光束调焦单元8包括：第一反射光束调焦电机82、第二反射光束调焦电机84、第一反射光束调焦镜架85、第二反射光束调焦镜架86；

第一反射光束调焦镜架85上设有反射调焦凹透镜851；第一反射光束调焦电机82通过丝杠丝母运动机构Ⅳ驱动反射调焦凹透镜851在第二光束调整架22上水平移动；

第二反射光束调焦镜架86上设有反射调焦凸透镜861；第二反射光束调焦电机84通过丝杠丝母运动机构Ⅴ驱动反射调焦凸透镜861在第二光束调整架22上水平移动。

所述的丝杠丝母运动机构Ⅳ包括：第一反射光束调焦丝杠81、调焦丝母Ⅰ852、光束调焦滑块Ⅰ，第一反射光束调焦丝杠81轴接在第二光束调整架22上，第一反射光束调焦丝杠81与第一反射光束调焦电机82的转子固定连接，调焦丝母Ⅰ852、光束调焦滑块Ⅰ分别设在第一反射光束调焦镜架85的下端两侧；

所述的丝杠丝母运动机构Ⅴ包括：第二反射光束调焦丝杠83、调焦丝母Ⅱ862、光束调焦滑块Ⅱ863，第二反射光束调焦镜架86轴接在第二光束调整架22上，第二反射光束调焦丝杠83与第二反射光束调焦电机84的转子固定连接，调焦丝母Ⅱ862、光束调焦滑块Ⅱ863分别设在第二反射光束调焦镜架86的下端两侧；

所述的调焦丝母Ⅰ852套接在第一反射光束调焦丝杠81上；光束调焦滑块Ⅰ套在第二反射光束调焦丝杠83上；调焦丝母Ⅱ862套接在第二反射光束调焦丝杠83上；光束调焦滑块Ⅱ863套在第一反射光束调焦丝杠81上。

本实用新型公开了一种土壤重金属污染物原位探测装置，它包括：主控单元、主架、激光器、激光调焦单元、反射镜、主调焦单元、样品托架、反射光束调焦单元、光谱仪；主架设在光谱仪和主控单元上；激光调焦单元与反射光束调焦单元设在主架一侧，主调焦单元一端设有样品托架；激光器投射激光光束，激光器的激光光束依次通过激光调焦单元、反射镜和主调焦单元投射在样品托架中的样品盒上；激光光束在样品上产生高热量的等离子体；产生高热量的等离子体再依次通过主调焦单元和反射光束调焦单元聚焦到进光谱仪的光纤口中；光谱仪进行分光后完成光电转换，并将电信号传输至计算机，软件通过事先建立好的数据模型可以同时计算出土壤中的重金属含量。

附图说明

图1是本实用新型一种土壤重金属污染物原位探测装置的整体结构示意图；

图2是本实用新型一种土壤重金属污染物原位探测装置的局部剖视示意图；

图3是本实用新型一种土壤重金属污染物原位探测装置的局部剖视示意图；

图4是本实用新型一种土壤重金属污染物原位探测装置的采样皿示意图；

图5是本实用新型一种土壤重金属污染物原位探测装置的探测原理图。

具体实施方式

参见图1至图3所示，一种土壤重金属污染物原位探测装置，它包括：主控单元1、主架2、激光器3、激光调焦单元4、反射镜5、主调焦单元6、样品托架7、反射光束调焦单元8、光谱仪9；

所述的激光器3投射激光光束，激光器3的激光光束依次通过激光调焦单元4、反射镜5和主调焦单元6投射在样品托架7中的样品盒71；

投射在样品托架7上的激光光束产生高热量的等离子体；产生高热量的等离子体再依次通过主调焦单元6和反射光束调焦单元8聚焦到进光谱仪9的光纤口91中；

所述的主架2设在光谱仪9和主控单元1上；

所述的主架2上分为第一光束调整架21、第二光束调整架22、第三光束调整架23、折射镜架24；第一折射镜片架241水平装设；第一光束调整架21和第二光束调整架22平行设置；激光调焦单元4设在第一光束调整架21上；反射光束调焦单元8设在第二光束调整架22上；主调焦单元6设在第三光束调整架23上；折射镜架24设在第二光束调整架22与第三光束调整架23之间；样品托架7设在第三光束调整架23一侧；

所述的激光器3采用Nd：YAG 固体激光器，激光波长1064nm，工作频率2Hz，单脉冲能量<200mJ；

所述的激光调焦单元4包括：激光调焦丝杠41、激光调焦电机42、激光调焦滑轨43、激光调焦镜架44、激光调焦丝母45、激光调焦滑块；

所述的激光调焦丝杠41轴接在第一光束调整架21上，激光调焦丝杠41与激光调焦电机42转子固定连接；激光调焦滑轨43与激光调焦丝杠41平行并固定在第一光束调整架21上；激光调焦丝母45和激光调焦滑块固定在激光调焦镜架44上；激光调焦镜架44上设有激光调焦透镜441；激光调焦丝母45套接在激光调焦丝杠41上；激光调焦滑块套接在激光调焦滑轨43上；激光调焦电机42通过激光调焦丝杠41驱动激光调焦透镜441在激光调焦滑轨43上滑动；

所述的激光器3设置在激光调焦单元4一侧，激光器3通过激光调焦透镜441调整激光光束；

所述的折射镜架24包括：第一折射镜片架241、第二折射镜片架242，第一折射镜片架241和第二折射镜片架242平行设置，折射镜架24倾斜水平面45度；

所述的折射镜5包括：第一折射镜51、第二折射镜52，第一折射镜51固定在第一折射镜片架241上；第二折射镜52固定在第二折射镜片架242上；

所述的主调焦单元6包括：第一调焦丝杠61、第一调焦电机62、第二调焦丝杠63、第二调焦电机64、第一调焦镜架65、第二调焦镜架66；第一调焦丝杠61、第二调焦丝杠63平行设置，并轴接在第三光束调整架23上；第一调焦丝杠61与第一调焦电机62的转子固定连接；第二调焦丝杠63与第二调焦电机64的转子固定连接；

所述的第一调焦镜架65上设有第一调焦透镜651、第一调焦丝母652、第一滑块；第一调焦透镜651设在第一调焦镜架65中部；第一调焦丝母652、第一滑块分别设在第一调焦镜架65的上端两侧；

所述的第一调焦丝母652套接在第一调焦丝杠61上；第一滑块套在第二调焦丝杠63上；第一调焦电机62通过第一调焦丝杠61驱动第一调焦透镜651在第二调焦丝杠63上滑动；

所述的第二调焦镜架66上设有第二调焦透镜661、第二调焦丝母662、第二滑块；第二调焦透镜661设在第二调焦镜架66中部；第二调焦丝母662、第二滑块分别设在第二调焦镜架66的上端两侧；

所述的第二调焦丝母662套接在第二调焦丝杠63上；第二滑块套在第一调焦丝杠61上；第二调焦电机64通过第二调焦丝杠63驱动第二调焦透镜661在第一调焦丝杠61上滑动；

所述的第一调焦透镜651是一种中心处设有超平圆环的凹透镜；第二调焦透镜661是一种中心处设有超平圆环的凸透镜；

激光光束路径依次通过第一调焦透镜651、第二调焦透镜661的超平圆环透镜；

所述的样品托架7为槽形，其内侧设有透光通孔，样品托架7另一侧设有阻光铅板；样品盒71放在样品托架7中；

反射光束调焦单元8包括：第一反射光束调焦丝杠81、第一反射光束调焦电机82、第二反射光束调焦丝杠83、第二反射光束调焦电机84、第一反射光束调焦镜架85、第二反射光束调焦镜架86；第一反射光束调焦丝杠81、第二反射光束调焦丝杠83平行设置，并轴接在第二光束调整架22上；第一反射光束调焦丝杠81与第一反射光束调焦电机82的转子固定连接；第二反射光束调焦丝杠83与第二反射光束调焦电机84的转子固定连接；

所述的第一反射光束调焦镜架85上设有反射调焦凹透镜851、调焦丝母Ⅰ852、光束调焦滑块Ⅰ；反射调焦凹透镜851设在第一反射光束调焦镜架85中部；调焦丝母Ⅰ852、光束调焦滑块Ⅰ分别设在第一反射光束调焦镜架85的下端两侧；

所述的调焦丝母Ⅰ852套接在第一反射光束调焦丝杠81上；光束调焦滑块Ⅰ套在第二反射光束调焦丝杠83上；第一反射光束调焦电机82通过第一反射光束调焦丝杠81驱动反射调焦凹透镜851在第二反射光束调焦丝杠83；

所述的第二反射光束调焦镜架86上设有反射调焦凸透镜861、调焦丝母Ⅱ862、光束调焦滑块Ⅱ863；反射调焦凸透镜861设在第二反射光束调焦镜架86中部；调焦丝母Ⅱ862、光束调焦滑块Ⅱ863分别设在第二反射光束调焦镜架86的下端两侧；

所述的调焦丝母Ⅱ862套接在第二反射光束调焦丝杠83上；光束调焦滑块Ⅱ863套在第一反射光束调焦丝杠81上；第二反射光束调焦电机84通过第二反射光束调焦丝杠83驱动反射调焦凸透镜861在第一反射光束调焦丝杠81上滑动；

所述的光谱仪9为中阶梯光谱仪，光谱仪9上设有光纤接口91，光纤接口91设在第二光束调整架22一侧；光纤接口91通过光纤导管92与光谱仪9连接；光纤接口91采集的光信号通过输入光纤耦合到光谱仪的入射狭缝中；

主控单元1通过电气连接线分别与激光器3、光谱仪9、激光调焦电机42、第一调焦电机62、第二调焦电机64、第一反射光束调焦电机82和第二反射光束调焦电机84等用电设备电气连接；

光谱仪9进行分光，然后由CCD 探测器完成光电转换，并将电信号传输至计算机，软件通过事先建立好的数据模型可以同时计算出土壤中的重金属含量。

Claims (4)

1.一种土壤重金属污染物原位探测装置，其特征在于，它包括：主控单元（1）、主架（2）、激光器（3）、激光调焦单元（4）、反射镜（5）、主调焦单元（6）、样品托架（7）、反射光束调焦单元（8）、光谱仪（9）；

所述的主架（2）设在光谱仪（9）和主控单元（1）上；主架（2）上分为第一光束调整架（21）、第二光束调整架（22）、第三光束调整架（23）、折射镜架（24）；

第一折射镜片架（241）水平装设；第一光束调整架（21）和第二光束调整架（22）平行设置；

所述的激光调焦单元（4）设在第一光束调整架（21）上；激光器（3）装设在第一光束调整架（21）一侧；

所述的反射光束调焦单元（8）设在第二光束调整架（22）上；光谱仪（9）的光纤口设在第二光束调整架（22）的一侧；

所述的主调焦单元（6）设在第三光束调整架（23）上；样品托架（7）设在第三光束调整架（23）一侧；

折射镜架（24）设在第二光束调整架（22）与第三光束调整架（23）之间；

主控单元（1）通过电气线缆分别与激光器（3）、光谱仪（9）和激光调焦单元（4）、主调焦单元（6）、反射光束调焦单元（8）的用电设备电气连接。

2.根据权利要求1所述的一种土壤重金属污染物原位探测装置，其特征在于：所述的激光调焦单元（4）中设有激光调焦镜架（44）、激光调焦电机（42），激光调焦镜架（44）上设有激光调焦透镜（441）；激光调焦电机（42）通过丝杠丝母运动机构Ⅰ驱动激光调焦透镜（441）在第一光束调整架（21）上水平移动。

3.根据权利要求2所述的一种土壤重金属污染物原位探测装置，其特征在于：所述的主调焦单元（6）中设有第一调焦电机（62）、第二调焦电机（64）、第一调焦镜架（65）、第二调焦镜架（66）；

第一调焦镜架（65）上设有第一调焦透镜（651），第一调焦电机（62）通过丝杠丝母运动机构Ⅱ驱动第一调焦透镜（651）在第三光束调整架（23）水平移动；

第二调焦镜架（66）上设有第二调焦透镜（661），第二调焦电机（64）通过丝杠丝母运动机构Ⅲ驱动第二调焦透镜（661）在第三光束调整架（23）上水平移动。

4.根据权利要求3所述的一种土壤重金属污染物原位探测装置，其特征在于：所述的反射光束调焦单元（8）包括：第一反射光束调焦电机（82）、第二反射光束调焦电机（84）、第一反射光束调焦镜架（85）、第二反射光束调焦镜架（86）；

第一反射光束调焦镜架（85）上设有反射调焦凹透镜（851）；第一反射光束调焦电机（82）通过丝杠丝母运动机构Ⅳ驱动反射调焦凹透镜（851）在第二光束调整架（22）上水平移动；

第二反射光束调焦镜架（86）上设有反射调焦凸透镜（861）；第二反射光束调焦电机（84）通过丝杠丝母运动机构Ⅴ驱动反射调焦凸透镜（861）在第二光束调整架（22）上水平移动。

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