[實(shí)用新型]一種基于光學(xué)積分球的水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201520706159.5
• 申請(qǐng)日: 2015-09-11
• 公開（公告）號(hào): CN204964378U
• 公開（公告）日: 2016-01-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉海明;卓深;王明波;李觀福;朱茂盛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳世繪林科技有限公司
• 主分類號(hào): G01N21/31
• 分類號(hào): G01N21/31;G01N21/64;G01N21/65;G01N21/76
• 代理公司: 深圳中一專利商標(biāo)事務(wù)所 44237
• 代理人: 張全文

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)裝置，適用于基于“分光光度法”、“熒光光度法”、“生物熒光法”、“化學(xué)發(fā)光法”以及“拉曼光譜法”等方法的水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)儀，特別適用于對(duì)“靈敏度”和“檢出限”要求非常苛刻的地表水、地下水、飲用水水源地以及近岸海域等水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

常規(guī)基于“光度法”的水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)儀器，其試樣器皿大都采用方形或圓柱形的石英玻璃器皿，缺陷是：①結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的限制致使光程受限，從而導(dǎo)致靈敏度較低、檢出限較高；②只有通光部分的試樣與光發(fā)生作用，致使不同濃度試樣反應(yīng)的差異程度不明顯，最終導(dǎo)致檢出限和靈敏度受限。

為了提高靈敏度，常規(guī)的做法是通過“增加器皿線徑”或“設(shè)置多次反射”以增加光程，從而達(dá)到提高靈敏度、降低檢出限的目的。雖然這兩種做法可以增加光程，但是由于“光源”至“光接收端”之間的距離也被延長了，致使光源或是光接收端中任意一端位置的微小變化、光線形狀的微小變化和發(fā)散角度的微小變化都會(huì)引起較大的光測(cè)量誤差，從而影響測(cè)量的穩(wěn)定性(或重復(fù)性)，導(dǎo)致其靈敏度和檢出限的改善程度有限。

此外，上述兩種方式都無法讓所有的試樣與光作用，無法拉大不同濃度試樣反應(yīng)的差異程度，因此其對(duì)靈敏度、檢出限和數(shù)據(jù)穩(wěn)定性的改善程度非常有限。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是為基于“光度法”的水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)儀器提供一種創(chuàng)新性的技術(shù)思路與方案，即將傳統(tǒng)基于“光度法”的水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)儀器的“方形”或“圓柱形”試樣器皿改造成一個(gè)“積分球”試樣器皿：

①漫反射層涂敷在積分球的外部，積分球的內(nèi)部采用玻璃如石英玻璃或是化學(xué)性質(zhì)極不活潑的其他透光材料，積分球腔室內(nèi)的光傳播介質(zhì)為待測(cè)試樣。(有別于傳統(tǒng)積分球的構(gòu)成，漫反射層涂敷在積分球的內(nèi)表面，積分球腔室內(nèi)的光傳播介質(zhì)為空氣或真空。)

②待測(cè)試樣在積分球內(nèi)充滿整個(gè)積分球腔室，待觀測(cè)的特征光譜在積分球內(nèi)部產(chǎn)生。(有別于傳統(tǒng)積分球的使用方法，其待觀測(cè)的特征光譜在積分球外部產(chǎn)生，外部產(chǎn)生的特征光譜被導(dǎo)入到積分球內(nèi)進(jìn)行測(cè)量。)

本實(shí)用新型的技術(shù)方案：

一種基于光學(xué)積分球的水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)裝置，主要由進(jìn)樣及計(jì)量單元1、消解單元2、積分球測(cè)量單元3、控制與計(jì)算單元4及試劑單元5構(gòu)成：

積分球測(cè)量單元3由積分球31、光源32和光接收模塊33構(gòu)成；積分球31由透光基底311、漫反射層312、入射光闌313、出射光闌314、進(jìn)樣口315、通氣口316構(gòu)成；透光基底311構(gòu)成積分球31的球狀腔室，位于積分球31的內(nèi)側(cè)；漫反射層312涂敷在透光基底311的外部，位于積分球31的外側(cè)；光源32和入射光闌313構(gòu)成入射光路，出射光闌314和光接收模塊33構(gòu)成出射光路，所述入射光路和所述出射光路共面相交；進(jìn)樣口315和通氣口316構(gòu)成的流路方向垂直于水平面，兩端口分為位于積分球31的底部和頂部；經(jīng)入射光闌313入射至積分球31內(nèi)的光被漫反射層312多次反射并與試樣作用，在積分球31內(nèi)部產(chǎn)生特征光譜；所產(chǎn)生的特征光譜通過漫反射層312的多次反射后，在出射光闌314處疊加；疊加后的特征光譜經(jīng)出射光闌314被光接收模塊33接收。

基于光學(xué)積分球的水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)裝置中，進(jìn)樣及計(jì)量單元1負(fù)責(zé)水樣和試劑的計(jì)量與自動(dòng)進(jìn)樣、試樣的計(jì)量與流轉(zhuǎn)、消解單元2和積分球31腔室的清洗及排廢液；

消解單元2負(fù)責(zé)消解試樣；

積分球測(cè)量單元3負(fù)責(zé)測(cè)量積分球31腔室內(nèi)試樣與光作用產(chǎn)生的特征光譜；

控制與計(jì)算單元4負(fù)責(zé)操控系統(tǒng)，并依據(jù)積分球測(cè)量單元3測(cè)量得到的特征光譜計(jì)算試樣中待測(cè)物質(zhì)的濃度；

試劑單元5負(fù)責(zé)貯存測(cè)量所需試劑和清洗劑。

進(jìn)一步，上述積分球測(cè)量單元3能夠測(cè)量的特征光譜包括吸收光譜、熒光光譜、拉曼光譜、化學(xué)發(fā)光及生物熒光：

當(dāng)光源32與入射光闌313之間、或出射光闌314與光接收模塊33之間增設(shè)一單色器，可測(cè)量吸收光譜；

當(dāng)光源32與入射光闌313之間和出射光闌314與光電傳感模塊33之間分別增設(shè)一單色器，可測(cè)量熒光光譜；

當(dāng)光源32設(shè)定為激光、出射光闌314與光電傳感模塊33之間增設(shè)一單色器，可測(cè)量拉曼光譜；

當(dāng)發(fā)光行為是由試樣的化學(xué)反應(yīng)或生物自身行為引發(fā)時(shí)，去除光源32和入射光闌23，可測(cè)量化學(xué)發(fā)光或生物熒光。

進(jìn)一步，上述光源32的工作波長包括紫外、可見光和紅外。