[實用新型]多通道的激光誘導擊穿光譜的快速檢測裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200920059750.0
• 申請日: 2009-07-03
• 公開（公告）號: CN201429568Y
• 公開（公告）日: 2010-03-24
• 發(fā)明（設計）人: 周倫彬;蔡永洪;王自鑫;陸林軒;周建英;李潤華
• 申請（專利權(quán)）人: 廣州市計量檢測技術(shù)研究院;中山大學;華南理工大學
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64
• 代理公司: 廣州華進聯(lián)合專利商標代理有限公司
• 代理人: 謝 偉;秦雪梅

技術(shù)領域

本實用新型涉及一種多通道的激光誘導擊穿光譜的快速檢測裝置。

背景技術(shù)

工農(nóng)業(yè)產(chǎn)品或環(huán)境中重金屬元素(如鉛、汞、鎘、鉻、銅、錳……)已嚴重影響人類的身體健康，少量的鉛、汞、鎘或鉻即可引起急性中毒。醫(yī)學證明，口服2-3克的鉛可致中毒，50克可致死。而微量的重金屬如果在體內(nèi)長期積累，亦可引起慢性中毒，導致器官功能衰退和免疫系統(tǒng)紊亂。所以，歐盟早就所有電子類產(chǎn)品中的鉛、鉻、鎘和汞四種重金屬元素的濃度做出了規(guī)定，即ROHS標準，其中規(guī)定鉛、汞和正六價鉻濃度不得超過1000ppm，鎘濃度不得超過100ppm。

目前用于定量檢測微量重金屬的技術(shù)手段主要有X射線熒光分析法，原子吸收光譜技術(shù)和電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜技術(shù)。其中X射線熒光分析法可以實現(xiàn)快速檢測，但是其靈敏度較低；原子吸收光譜技術(shù)和電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜技術(shù)的檢測精度高、穩(wěn)定性好，但是由于設備昂貴，待測品前處理費時，一般需要數(shù)天，難以大量應用。

激光誘導擊穿光譜技術(shù)是一種新型的光譜檢測手段，它廣泛應用于環(huán)境污染監(jiān)測、工業(yè)產(chǎn)品檢測、食品質(zhì)量檢測和考古分析等領域中，例如對土壤、水體、合金、水果蔬菜、顏料、古董文物等進行元素分析。它具有簡單快速、無需待測品預處理、對待測品損傷小和適應范圍廣、便于遠程操控等優(yōu)點，特別是其無需待測品前處理的特點具有很大的優(yōu)勢。

激光誘導擊穿光譜技術(shù)的原理：激光誘導擊穿光譜作為一種檢測技術(shù)，其原理是將脈沖激光聚焦到待測品表面，待測品中的原子由于吸收光子能量和電子原子碰撞的效應，產(chǎn)生了“擊穿”效應而形成高溫等離子體，這個過程中部分原子或離子躍遷到高能量態(tài)；當激光脈沖結(jié)束之后，等離子體迅速冷卻，此時處于高能量態(tài)的原子或離子由于躍遷回到基態(tài)而輻射出特征光譜。通過研究這個光譜可以對待測品中所含的元素進行定性或定量分析。

激光誘導擊穿光譜的原子輻射光是非常微弱的，經(jīng)過光柵或棱鏡分光之后展開的光譜無法使用普通的透鏡來采集，因為其靈敏度不夠。目前國內(nèi)外采集激光誘導擊穿光譜主要使用兩種手段：第一，使用多通道倍增成像儀來采集光譜，這樣就能夠一次性將整個光譜采集下來，實現(xiàn)多元素一次性檢測，但缺點是多通道倍增成像儀價格昂貴，而且需要配備相關的液氮制冷系統(tǒng)，對于一般實驗室或生產(chǎn)機構(gòu)難以承擔；第二，使用光電倍增管單通道采集，這種方法必須在光柵分光光譜的出射端加一個狹縫(即成為單色儀)，每次只能采集一個波長的光強，而要把檢測多個元素的話，則需要轉(zhuǎn)動光柵以改變輸出波長，所以無法實現(xiàn)多元素同時采集。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的在于提供一種多通道的激光誘導擊穿光譜的快速檢測裝置。本實用新型可以對至少兩種元素進行檢測，檢測速度快，且檢測裝置的成本低。

其技術(shù)方案如下：

一種多通道的激光誘導擊穿光譜的快速檢測裝置，包括激光器、待測品放置位、光傳輸部件、單色儀及信號處理裝置，激光器朝向待測品放置位，在單色儀上設有入射狹縫及出射狹縫，在出射狹縫處設有光電轉(zhuǎn)換元件，光電轉(zhuǎn)換元件與信號處理裝置電氣連接；設于所述單色儀末端的所述出射狹縫為至少兩個，在該至少兩個出射狹縫處均設有所述光電轉(zhuǎn)換元件，各光電轉(zhuǎn)換元件均與所述信號處理裝置電氣連接。

所述光電轉(zhuǎn)換元件為光電倍增管。

在所述激光器與所述待測品放置位之間設有凸透鏡，所述光傳輸部件為光纖。

所述待測品放置位為二維移動平臺，即待測品放置臺可以產(chǎn)生輕微移動，避免由于激光照射過久而形成孔洞，進而影響等離子體的射出。

所述分色儀還包括第一凹透鏡、第二凹透鏡、反色鏡及光柵，從入射狹縫射入的光線依次經(jīng)反射鏡、第一凹透鏡、光柵及第二凹透鏡后，再經(jīng)所述出射狹縫傳出。

所述信號處理裝置包括模數(shù)采集模塊及計算機，模數(shù)采集模塊與計算機電氣連接，所述兩個光電轉(zhuǎn)換元件與模數(shù)采集模塊電氣連接。

所述出射狹縫及光電倍增管均為四個。

在所述待測品放置位旁側(cè)還設有光電觸發(fā)開關，該光電觸發(fā)開關與所述信號處理裝置電氣連接。當激光器將激光照射到待測品時，光電觸發(fā)開關給模數(shù)采集模塊發(fā)出一個同步信號，以使模數(shù)采集模塊與激光器同步。

采用本實用新型所述檢測裝置后，所用的檢測方法包括如下步驟：

A、激光器輸出激光經(jīng)凸透鏡聚焦后照射到待測品上，待測品內(nèi)元素分解的同時向外發(fā)射光線；

B、從待測品傳出的發(fā)射光線經(jīng)光纖傳入單色儀的入射狹縫，再依次經(jīng)過反射鏡反射、第一凹透鏡將發(fā)射光線準則為平行光，平行光經(jīng)光柵偏振，再由第二凹透鏡聚焦，聚焦的光線分別射入四個出射狹縫內(nèi)；