[發明專利]一種基于多光源的高靈敏度鈾含量現場測定儀

在審

• 申請號: 202010952603.7
• 申請日: 2020-09-11
• 公開（公告）號: CN112067590A
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發明（設計）人: 孫雪云;陳士恒;龔明明;黃薔薇;楊丹丹;丁海云
• 申請（專利權）人: 核工業北京化工冶金研究院
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64;G01N21/01
• 代理公司: 核工業專利中心 11007
• 代理人: 張雅丁

本發明屬于鈾含量檢測技術領域，具體涉及一種基于多光源的高靈敏度鈾含量現場測定儀。本裝置基于鈾酰離子?熒光增強劑絡合物特征熒光原理，采用多個UV?LED為光源，以微型化光電倍增管或者硅光倍增器作為光電轉化元件，以熒光比色皿為測量池。提高了激發光源的光強，檢出限可降低數倍，解決了現場測鈾儀的靈敏度的技術難點，同時極大減少了設備的體積和消耗功率。

技術領域

本發明屬于鈾含量檢測技術領域，具體涉及一種基于多光源的高靈敏度鈾含量現場測定儀。

背景技術

隨著核電和軍工的快速發展，世界各國對天然鈾的需求也開始大幅度上升，形成了較大的鈾礦開發熱，然而隨之帶來的問題是鈾礦開采和鈾水冶過程中產生的放射性廢水的數量和種類越來越多。我國鈾礦冶放射性廢水具有濃度低、數量大、污染面積廣等特點，這些廢水含有鈾、釷和鐳等半衰期較長的天然放射性元素，若未經處理直接排放，不僅會污染地表水，而且還會慢慢滲入地下，造成地下水的污染，進而擴展到整個生物圈，最終對人和動物造成化學毒性和輻射性兩個方面的危害。因此對各種環境水體中的鈾以及其他放射性核素含量的檢測非常重要，關乎國家生態環境安全和人民身體健康。其中對環境水體中鈾的檢測除了實驗室儀器方法確認外，現場檢測的方法和工具也必不可少，現場檢測的數據可以快速反映環境水體質量，為政府部門監管、環境治理、企業排污提供有效數據，也可為突發事件的研判和應急措施的提出提供關鍵數據。

目前針對環境水體中的鈾檢測技術包括激光熒光法、分光光度法、電感耦合等離子體光度法、電感耦合等離子體質譜法(ICP-MS)等。其中分光光度法需要多個步驟的樣品前處理，包括萃取、反萃取、掩蔽、顯色等，操作比較復雜，雖然應用廣泛，但檢出靈敏度不高，較難實現現場檢測。激光熒光法靈敏度很高，可達到0.02μg/L，但由于激光器體積較大，難以實現便攜式檢測；另外ICP-MS雖然可以實現多元素檢測，但也只能適用于實驗室環境，無法成為現場便攜式設備的首選方法。

隨著紫外二極管(UV-LED)、激光二極管等新型固體光源的發展，光源的微型化為檢測設備的微型化和便攜化提供了新的思路和發展方向。目前UV-LED的波長最短已經可達到250nm，壽命達10000小時，但在光源強度和光源匯聚能力等方面尚不如激光。但由于現場測鈾設備只針對排放污水中的鈾含量，一般要求是0.05mg/L，遠高于激光測鈾儀的檢出限，因此要求現場測鈾設備的檢出限并不高。因此完全可以利用UV-LED做激發光源，用于現場測鈾儀中。除專利報道之外，尚未見UV-LED在現場測鈾儀方面的報道和應用。

發明內容

本發明的目的是針對上述弊端，提出一種基于多光源的高靈敏度鈾含量現場測定儀，基于鈾酰離子-熒光增強劑絡合物特征熒光原理，采用多個UV-LED為光源，以微型化光電倍增管或者硅光倍增器作為光電轉化元件，以熒光比色皿為測量池。提高了激發光源的光強，檢出限可降低數倍，解決了現場測鈾儀的靈敏度的技術難點，同時極大減少了設備的體積和消耗功率。

本發明的技術方案如下：

一種基于多光源的高靈敏度鈾含量現場測定儀，包括四只UV-LED、LED控溫模塊、方形底部透光熒光比色皿、光敏元件、熒光檢測濾光片、電路系統和避光外罩組成；所述四個UV-LED通過架子固定在避光外罩內部的底板，固定位置保證四個UV-LED分別與方形底部透光熒光比色皿的四個豎面垂直，UV-LED發出的光線主軸垂直于比色皿的豎面，且處于同一平面，光線主軸的交叉點位于方形底部透光熒光比色皿中；

通過架子對方形底部透光熒光比色皿外邊緣進行包裹式固定，所述架子為鏤空樣式，光纖可以透過架子到達方形底部透光熒光比色皿的四個面；架子固定在光敏元件上面，使方形底部透光熒光比色皿的底部與光敏元件的上部留有空隙；

所述光敏元件由電路系統控制，其轉化的熒光信號，根據UV-LED脈沖光源的頻率和鈾酰離子的熒光壽命進行信號解讀，其中UV-LED與光敏元件提取光信號的脈沖頻率一致，光敏元件提取光信號的相位延遲為1-100μs。