[發明專利]一種便攜式重金屬檢測裝置及其檢測方法

在審

• 申請號: 202210292655.5
• 申請日: 2022-03-24
• 公開（公告）號: CN114577781A
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發明（設計）人: 汪六三;王儒敬;劉洋;黃子良;鄭世健
• 申請（專利權）人: 中科合肥智慧農業協同創新研究院
• 主分類號: G01N21/73
• 分類號: G01N21/73;G01N21/01
• 代理公司: 合肥國和專利代理事務所(普通合伙) 34131
• 代理人: 張祥騫

1.一種便攜式重金屬檢測裝置，包括激光激發系統、火花發生系統、光譜收集系統和圓柱腔體(1)，其特征在于：

所述的激光激發系統包括激光驅動器(9)、激光器(8)、光束整形器(5)和聚焦透鏡(4)，激光驅動器(9)驅動激光器(8)發出高斯脈沖光束至光束整形器(5)，光束整形器(5)將高斯脈沖光束整形成平頂脈沖光束至聚焦透鏡(4)，聚焦透鏡(4)將整形后的平頂脈沖光束聚焦圓柱腔體(1)內；所述的火花發生系統包括脈沖高壓電源(15)、電容器(14)和電極對(11)，脈沖高壓電源(15)給電容器(14)充電并給電極對(11)上電在空氣中產生電火花；

所述的圓柱腔體(1)的頂部開有通孔(31)、側部開有兩個相對稱的電極孔(33)，火花發生系統中的電極對(11)分別插在兩個電極孔(33)內，圓柱腔體(1)的側部位于電極孔(33)的上方還開設有透鏡孔(32)，透鏡孔(32)內安裝有光譜收集透鏡(2)，光譜收集系統通過光纖(3)與光譜收集透鏡(2)相連，被測樣品放置于圓柱腔體(1)下方，整形后的平頂脈沖光束通過通孔(31)聚焦于圓柱腔體(1)下方的被測樣品上。

2.根據權利要求1所述的一種便攜式重金屬檢測裝置，其特征在于：所述的光譜收集系統包括光譜收集透鏡(2)、光纖(3)、光譜儀(6)和探測器(7)，光譜收集透鏡(2)將激發的原子、離子光譜聚焦于光纖(3)，光纖(3)與光譜儀(6)連接，光譜儀(6)將獲得的光譜進行分光，探測器(7)連接于光譜儀(6)，將分光后的光信號轉變成電信號。

3.根據權利要求1所述的一種便攜式重金屬檢測裝置，其特征在于：還包括延時脈沖發生器(16)，延時脈沖發生器(16)的第一信號輸出端、第二信號輸出端分別與脈沖高壓電源(15)、激光驅動器(9)的信號輸入端相連。

4.根據權利要求1所述的一種便攜式重金屬檢測裝置，其特征在于：還包括微型電機位調組件A(13)和微型電機位調組件B(12)，所述的聚焦透鏡(4)安裝在微型電機位調組件A(13)上，所述的圓柱腔體(1)安裝在微型電機位調組件B(12)上。

5.根據權利要求1所述的一種便攜式重金屬檢測裝置，其特征在于：還包括電磁加熱器(10)，所述的電磁加熱器(10)包括鎢舟和驅動電路，電磁加熱器(10)位于圓柱腔體(1)下方，被測樣品放置在電磁加熱器(10)的鎢舟上。

6.根據權利要求1所述的一種便攜式重金屬檢測裝置，其特征在于：所述的透鏡孔(32)斜向開設于圓柱腔體(1)的側部。

7.根據權利要求1所述的一種便攜式重金屬檢測裝置，其特征在于：所述激光器(8)發出的脈沖光束為1064nm、532nm或233nm。

8.根據權利要求1所述的一種便攜式重金屬檢測裝置，其特征在于：所述電極對(11)的兩個電極固定于圓柱腔體(1)內，兩個電極的間距為3mm，圓柱腔體(1)的內徑為4mm、高度為4mm。

9.根據權利要求1所述的一種便攜式重金屬檢測裝置，其特征在于：還包括嵌入式數據處理系統，所述的光譜收集系統與嵌入式數據處理系統相連并通過RS232接口進行通信，光譜收集系統安裝在外殼A(23)內，嵌入式數據處理系統安裝在外殼B(22)內，外殼B(22)與外殼A(23)采用分離式結構位于一便攜式箱體內。

10.根據權利要求5所述的一種便攜式重金屬檢測裝置的檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：

101)將被測樣品進行切片，厚度為4mm；

102)將被測樣品放入鎢舟中進行快速加熱，優化干燥電壓和干燥時間，其中干燥電壓為10V、干燥時間為5s，蒸發掉被測樣品中的水分，然后升高電壓；

103)激光器(8)發出光束，經過光束整形器(5)整形成平頂光束，再聚焦于被測樣品表面，激發等離子體；

104)延時脈沖發生器(16)控制電極放電；

105)光譜儀(6)收集產生的等離子體光譜；

106)微型電機位調組件A(13)調節聚焦透鏡(4)的位置，使被測樣品光譜強度最大；微型電機位調組件B(12)調節圓柱腔體(1)位置，再次使被測樣品光譜強度最大；開始樣品的測量，獲取光譜數據，光譜數據經過嵌入式數據處理系統處理后，得到數據結果。