[實用新型]基于激光誘導擊穿光譜技術檢測地區酸雨嚴重程度的裝置

有效

• 申請號: 201720459850.7
• 申請日: 2017-04-26
• 公開（公告）號: CN207066990U
• 公開（公告）日: 2018-03-02
• 發明（設計）人: 李仕麟;李聰;王筆神;柴達;梁培;董前民;吳燕雄
• 申請（專利權）人: 中國計量大學
• 主分類號: G01N21/71
• 分類號: G01N21/71
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及基于激光誘導擊穿光譜技術檢測地區酸雨嚴重程度的裝置。

背景技術

酸雨是工業高度發展而出現的副產物，由于人類大量使用煤、石油、天然氣等化石燃料，燃燒后產生的硫氧化物或氮氧化物，在大氣中經過復雜的化學反應，形成硫酸或硝酸氣溶膠，或為云、雨、雪、霧捕捉吸收，降到地面成為酸雨。如果形成酸性物質時沒有云雨，則酸性物質會隨著浮沉一起降落到地面，這叫做干沉降，以區別于酸雨、酸雪等濕沉降。干沉降物在地面遇水時復合成酸。酸云和酸霧中的酸性由于沒有得到直徑大得多的雨滴的稀釋，因此它們的酸性要比酸雨強得多。高山區由于經常有云霧繚繞，因此酸雨區高山上森林受害最重，常成片死亡。為了解決和預防地區酸雨，我們需要知道地區酸雨的嚴重程度。目前我國還沒有一種專門用來檢測酸雨的嚴重程度的技術。

激光誘導擊穿光譜技術于上世紀60年代被提出，但是當時該技術并沒有獲得快速的發展和應用。直至上世紀80年代，隨著激光技術漸趨成熟以及光譜儀器性能的提高，關于LIBS 的基礎理論、儀器裝置與實際應用的研究工作才有了不斷的發展和突破。在國內，近年來LIBS 技術研究已經起步，并逐步掀起研究熱潮，在各行各業也開始得到應用。現存的基于，LIBS 技術構成了已知的用于分析材料成分以表征材料的物理分析方法。LIBS技術通常用于對處于固態、液態或氣態形式的材料進行快速的在線直接分析(無需制備樣品)。它使用材料的激光燒蝕以產生等離子體，然后使用光譜技術觀察并分析等離子體的光譜，以確定材料的成分。更確切地，LIBS技術涉及將激光脈沖聚集到待分析的材料樣品的表面，這導致微等離子體的形成。該微等離子體幾乎是立即形成，換句話說，在完成激光脈沖之前形成。在激光脈沖結束時，原子和離子形式的微等離子體被去激發，然后再次發射輻射，分析儀捕捉該輻射并轉換該輻射以獲得描述構成樣品的化學物質的光譜，可以方便的檢測該物質的含量。

發明內容

本實用新型的目的在于建立一個檢測地區酸雨的裝置，該裝置基于激光誘導擊穿光譜技術，通過檢測酸雨中硫元素含量來反映地區酸雨嚴重程度。

本實用新型所采用技術方案為：

本實用新型提出一種基于激光誘導擊穿光譜技術檢測地區酸雨嚴重程度的裝置，包括激光燒蝕系統、LIBS測量系統和樣品富集與吸附系統三個系統；

所述的激光燒蝕系統包括：飛秒固體脈沖激光器(14)、反射鏡(13)、透鏡(12)，待測樣品存儲在溶液槽(9)中，飛秒固體脈沖激光器(14)、反射鏡(13)、透鏡(12)放置在閥門(3)右側管道外部，透鏡(12)與閥門(3)右側的測試管道相對應；

所述的LIBS測量系統包括：透鏡(12)、光纖聚集頭(5)、光譜儀(11)、ICCD(16)、計算機控制系統(7)、信號延時發生器(15)，光譜儀(17)與光纖聚集頭(10)線路連接，計算機控制系統 (7)分別與飛秒固體脈沖激光器(14)、ICCD(16)、信號延時發生器(15)和樣品室線路連接；所述的樣品富集與吸附系統包括：4個控制閥門(1，2，3，4)、激光光譜儀的光纖聚集頭(5)、內部空心的厚鐵片(6)、自動攪拌棒(8)、溶液槽(9)。

本實用新型的裝置特點：

溶液槽為密閉不透光的一個容器，并通過管路連接4個控制閥門(1，2，3，4，)；控制閥門(1) 控制溶液左側被測液體進入。控制閥門(1)通過管道連接內部為空心的厚鐵片，鐵片左側設有溶液入口。控制閥門(2)控制樹脂溶液進入溶液槽。控制閥門(3)控制吸附反應后上層液體的流出。透鏡緊貼控制閥門(3)右側的測試管道上方，管道無泄漏損壞，僅在管道上方有一個圓形開口用于激光光譜儀的光束采集。控制閥門(4)控制吸附反應后的下層溶液流出。

本實用新型的有益效果為：

1.方便快捷的檢測該地區酸雨中硫元素濃度，從而反應出該地區的酸雨嚴重程度。

2.便于發現地區酸雨嚴重程度的變化，有助于有關部門提前處理酸雨危害。

附圖說明

下面結合附圖及具體方式對本實用新型作進一步說明。

圖1是本實用新型的裝置圖；

圖1中：1為控制閥門；2為控制閥門；3為控制閥門；4為控制閥門；5為光纖聚集頭； 6為內部為空心的厚鐵片；7為計算機控制系統；8為自動攪拌棒；9為溶液槽；10為光纖聚集頭；11為光譜儀；12為透鏡；13為反射鏡；14為飛秒固體脈沖激光器；15為信號延時發生器；16為ICCD。

具體實施方式