[發明專利]水體重金屬激光誘導擊穿光譜連續檢測裝置及方法

有效

• 申請號: 201310318185.6
• 申請日: 2013-07-26
• 公開（公告）號: CN103411930A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發明（設計）人: 趙南京;劉文清;劉建國;馬明俊;肖雪;方麗;胡麗;張大海;王寅;孟德碩;王久悅
• 申請（專利權）人: 中國科學院安徽光學精密機械研究所
• 主分類號: G01N21/63
• 分類號: G01N21/63
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

1.水體重金屬激光誘導擊穿光譜連續檢測裝置，其特征在于：包括可在平面內沿自身中心旋轉的旋轉托盤，以及依次沿順時針或逆時針分布在旋轉托盤周圍的石墨基片加載與卸載系統、自動進樣與精確滴定系統、樣品快速烘干系統、激光等離子體光譜獲取系統，所述旋轉托盤分別承接石墨基片加載與卸載系統、自動進樣與精確滴定系統、樣品快速烘干系統、激光等離子體光譜獲取系統，由旋轉托盤自轉構成相鄰系統間的傳輸通道，還包括電路控制系統、數據采集與處理系統，所述電路控制系統接收數據采集與處理系統的控制指令后，分別向驅動旋轉托盤的電機、石墨基片加載與卸載系統、自動進樣與精確滴定系統、樣品快速烘干系統、激光等離子體光譜獲取系統發送控制信號，所述數據采集與處理系統接收激光等離子體光譜獲取系統發送的光譜測量數據。

2.根據權利要求1所述的水體重金屬激光誘導擊穿光譜連續檢測裝置，其特征在于：所述電路控制系統由單片機，以及分別接入單片機的石墨基片加載控制電路、旋轉托盤控制電路、蠕動泵和電子自動滴定器控制電路、鎳鉻發熱絲控制電路、脈沖激光其與ICCD探測器控制電路構成。

3.根據權利要求1所述的水體重金屬激光誘導擊穿光譜連續檢測裝置，其特征在于：所述數據采集與處理系統為工控機。

4.根據權利要求1所述的水體重金屬激光誘導擊穿光譜連續檢測裝置，其特征在于：所述旋轉托盤由電機驅動電路控制的電機驅動，所述電路控制系統與電機驅動電路電連接，電路控制系統向電機驅動電路發送控制信號，電機驅動電路接收到控制信號后驅動電機帶動旋轉托盤轉動。

5.根據權利要求1所述的水體重金屬激光誘導擊穿光譜連續檢測裝置，其特征在于：石墨基片加載與卸載系統由配置有石墨基片的加載與卸載機械結構構成，所述電路控制系統與加載與卸載機械結構電連接，加載與卸載機械結構卸載旋轉托盤中已有石墨基片后，電路控制系統向加載與卸載機械結構發送控制信號，加載與卸載機械結構接收到控制信號后再向旋轉托盤加載空白的石墨基片，所述石墨基片隨旋轉托盤轉動至各個系統所在位置。

6.根據權利要求1或5所述的水體重金屬激光誘導擊穿光譜連續檢測裝置，其特征在于：自動進樣與精確滴定系統由引入待測水樣的蠕動泵、電子自動滴定器、蠕動泵和電子自動滴定器控制電路構成，所述電路控制系統與蠕動泵和電子自動滴定器控制電路電連接，電路控制系統向蠕動泵和電子自動滴定器控制電路發送控制信號，蠕動泵和電子自動滴定器控制電路接收到控制信號后控制蠕動泵進行待測水樣的連續自動進樣，并控制電子自動滴定器向旋轉托盤上加載的石墨基片表面送樣待測水樣。

7.根據權利要求1或6所述的水體重金屬激光誘導擊穿光譜連續檢測裝置，其特征在于：所述樣品快速烘干系統由鎳鉻發熱絲及其供電電路構成，所述電路控制系統與供電電路電連接，電路控制系統向供電電路發送控制信號，供電電路接收到控制信號后向鎳鉻發熱絲通電，鎳鉻發熱絲將電熱能轉變為紅外線，對旋轉托盤上加載的石墨基片區域開放式加熱，同時電路控制系統控制供電電路通電時間和電流大小，實現加熱時間與溫度的控制。

8.根據權利要求1或6所述的水體重金屬激光誘導擊穿光譜連續檢測裝置，其特征在于：所述激光等離子體光譜獲取系統由脈沖激光器、光束發射聚焦透鏡組、激光等離子體接收耦合透鏡組、光纖、中階梯光柵分光器和ICCD探測器構成，所述電路控制系統與脈沖激光器控制端電連接，所述數據采集與處理系統與ICCD探測器電連接，電路控制系統向脈沖激光器發送控制信號，脈沖激光器接收到控制信號后發出激光，激光經光束發射聚焦透鏡組聚焦后作用在旋轉托盤上加載的石墨基片表面，由激光等離子體接收耦合透鏡組接收石墨基片表面待測水樣產生的激光等離子體光譜信號并耦合至光纖，通過光纖將激光等離子體光譜信號傳輸至中階梯光柵分光器進行分光，最后送入ICCD探測器進行光電信號的轉換得到待測水樣的光譜測量數據，由ICCD探測器將待測水樣的光譜測量數據送入數據采集與處理系統進行數據采集與處理。

9.一種基于權利要求1所述的水體重金屬激光誘導擊穿光譜連續檢測裝置的檢測方法，其特征在于：石墨基片加載與卸載系統將空白石墨基片自動加載到旋轉托盤；由自動進樣與精確滴定系統將待測量水樣自動進樣并定量精確滴定在空白石墨基片上設定區域；然后進入樣品快速烘干系統，將滴定在石墨基片上的液體樣品快速烘干，使樣品中的待測重金屬富集在石墨設定區域表面；最后由激光等離子體光譜獲取系統完成烘干后的待測石墨基片上重金屬元素的特征光譜測量與獲取，并將數據傳輸至數據采集與處理系統進行數據采集與處理；

整個裝置檢測的開始與結束控制指令由數據采集與處理系統發出，經電路控制系統實現控制功能；邏輯時序及觸發信號包括：首先由電路控制系統控制旋轉托盤按設定方向旋轉與停止；當石墨基片加載與卸載系統檢測到旋轉托盤中有石墨基片，將進行石墨基片卸載，然后將空白石墨基片加載到旋轉托盤設定位置；然后電路控制系統控制旋轉托盤旋轉進入自動進樣與精確滴定系統進行水樣的自動進樣與定量精確滴定，自動進樣與滴定開始與結束時間將由電路控制系統控制；滴定后的石墨基片由電路控制系統控制旋轉進入樣品快速烘干系統，樣品快速烘干系統的烘干溫度與烘干時間由電路控制系統控制設定；完成烘干后的石墨基片由電路控制系統控制旋轉進入激光等離子體光譜獲取系統進行激光等離子體光譜的測量與獲取。