一种气态金属汞检测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及气态金属汞检测装置，包括光源、光纤、光纤传感器、光谱仪、密封容器、气体渗透管以及计算机，所述光源通过光纤与光纤传感器连接，光纤传感器通过光纤与光谱仪连接，光谱仪与计算机通信连接，气体渗透管与密封容器连接，光纤传感器设于密封容器内。有益效果：该检测装置结构紧凑、灵活性好、成本经济；通过对关键参数影响机理的分析，实现对传感器结构的优化设计和误差模型的分析，提高测量灵敏度，探索实现环境浓度中气态金属汞检测的更简便、有效方法。

A Gaseous Metal Mercury Detection Device

【技术实现步骤摘要】
一种气态金属汞检测装置
本技术涉及气体检测
，尤其涉及一种气态金属汞检测装置。
技术介绍
气态金属汞在大气中居留时间长，并能够在大气中长距离迁移、运输，对全球生态环境产生不良影响。为了人类的健康，探究对汞实现有效监测的方法，其重要性不言而喻。因此，在大气环境中，如何实现对汞的高选择性、高灵敏度、简便、灵活的检测，具有十分重要的意义。目前对于气态金属汞的检测方法，主要还是采用光谱分析法。利用湿法吸收（H2O2、HI-I2、KI-I2等含强氧化剂的液体作为吸收液）或固体吸收（金、银作为吸附管）采集方法，吸收大气中的气态汞，利用冷原子荧光法或冷原子吸收法等光谱分析法进行测定。这些方法十分有效，但往往需要使用大型仪器、操作相对复杂、成本较高。
技术实现思路
本专利技术目的在于克服上述现有问题的不足，基于金纳米粒子的特殊光学性质及其对汞的亲和力，提出基于局域表面等离子共振传感技术的汞检测方法，设计光纤传感器，探索对大气环境中气态金属汞的探测，实现对大气汞的高灵敏度、微环境、在线实时的检测的一种气态金属汞检测装置，具体由以下技术方案实现：本专利技术的气态金属汞检测装置，包括光源、光纤、光纤传感器、光谱仪、密封容器、气体渗透管以及计算机，所述光源通过光纤与光纤传感器连接，光纤传感器通过光纤与光谱仪连接，光谱仪与计算机通信连接，气体渗透管与密封容器连接，光纤传感器设于密封容器内。所述的气态金属汞检测装置的进一步设计在于，所述光纤传感器包括金纳米粒子与石英基底，所述金纳米粒子组装在石英基底上。所述的气态金属汞检测装置的进一步设计在于，光纤的纤芯直径为550-650微米，长度为24-26厘米的光纤。所述的气态金属汞检测装置的进一步设计在于，气体渗透管引入待测气体的流速为10LPM。所述的气态金属汞检测装置的进一步设计在于，气体渗透管通过喷嘴将待测气体作用于光纤传感器上。所述的气态金属汞检测装置的进一步设计在于，气态金属汞检测装置还包括加热装置，所述加热装置包括反射镜、光具座、热电偶以及电阻丝，所述光纤传感器安装于反射镜上，所述反射镜安装在光具座上，所述电阻丝设于反射镜上，所述热电偶与光纤传感器连接。本专利技术的优点如下：本技术通过纳米粒子局域表面等离子共振效应与光纤传感技术的结合，利用结构紧凑、灵活性好、成本经济的检测装置，实现对气体样品中金属汞浓度的检测；并通过对关键参数影响机理的分析，实现对传感器结构的优化设计和误差模型的分析，提高测量灵敏度，探索实现环境浓度中气态金属汞检测的更简便、有效方法。附图说明图1为气态金属汞检测装置的示意图。图2为关键参数影响机理研究方案示意图。具体实施方式下面结合附图对本技术方案的进一步说明。如图1，本实施例的气态金属汞检测装置主要由光源、光纤、光纤传感器、光谱仪、密封容器、气体渗透管以及计算机组成。光源通过光纤与光纤传感器连接，光纤传感器通过光纤与光谱仪连接，光谱仪与计算机通信连接，气体渗透管与密封容器连接，光纤传感器设于密封容器内。光纤传感器包括金纳米粒子与石英基底，金纳米粒子组装在石英基底上。本实施例通过调控动力学和热力学相关参数，控制金纳米粒子的结构特征：利用柠檬酸钠还原法制备金纳米球，通过控制还原剂的量、还原剂加入速度、搅拌速度等因素，合成不同粒径的金纳米球；采用晶种生长法制备金纳米棒，通过对晶种尺寸、溶液PH值、温度、氯金酸与CTAB的配比等参数的控制，改变金纳米棒的尺寸及比率。并采用透射电子显微镜，研究合成的金纳米粒子形貌特征和参数，金纳米粒子吸附汞前后的形貌变化，以及金纳米粒子在基底上的固定、分布情况。并利用紫外-可见光谱，表征金纳米粒子的LSPR（localizedSurfacePlasmonResonance，LSPR）共振峰特征。本实施例中选用的光纤的纤芯直径为600微米，长度为25厘米的光纤。气体渗透管引入待测气体的流速为10LPM。如图2，本实施例采用动态配气方式，采用气体渗透管通过喷嘴将待测气体作用于光纤传感器上，获得不同浓度的汞与空气气体混合物。当金纳米粒子吸附汞之后，会改变其光学响应特性，利用光谱仪记录LSPR共振峰的变化情况。改变金纳米粒子的形貌参数，可获取不同金纳米粒子粒径、比率、膜厚等参数对测量的影响；同时通过动态配气装置和喷嘴系统，可将不同浓度、流速的气体样品作用在金纳米粒子膜上，研究浓度、流速对测量响应时间、饱和度之间的关系。气态金属汞检测装置还包括加热装置，加热装置主要由反射镜、光具座、热电偶以及电阻丝组成。光纤传感器安装于反射镜上，反射镜安装在光具座上，电阻丝设于反射镜上，热电偶与光纤传感器连接。本实施例通过加热装置对基底芯片进行加热，从而研究不同温度状态下，金纳米粒子的光学响应。通过硅粘合剂，将LSPR芯片固定在反射镜表面上，反射镜安装在光具座上，可在三个坐标方向上调整其位置。在反射镜一面上设置加热装置，同时可通过热电偶测量LSPR芯片的温度。在测量过程中，通过改变温度，监测金纳米粒子膜的温度变化，研究其LSPR曲线随温度变化的特性。综合以上结果，确定最有利于测量的纳米粒子形貌特征，以及有效的取样方法。本实施例在动态配气过程中，利用水产生不同湿度的气体样品，结合温度控制部分，研究光纤LSPR传感器的温湿度特性。通过研究传感器对其它常见气体的测量分析，研究传感器对汞测量的选择性特征，修正其它干扰因素对测量的影响，提高检测限和测量精度。基于上述研究结果，将金纳米粒子膜镀在光纤芯层上，制作成在线传输式光纤传感器。将光纤传感器放置在高密度聚乙烯材料制成的封闭容器中，一方面对传感器起到保护作用，一方面通过气体渗透管装置，以稳定的流速，将待测含汞气体引入到容器中。入射光源通过光纤耦合进来，输出光由光纤光谱仪接收。结合实验数据与温湿度特性分析，研究光纤传感器的LSPR响应与汞浓度之间的关系，获取不同浓度样品的LSPR响应数据，建立定量分析模型，实现对气态金属汞的检测。以上所述仅是本专利技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下还可以作出若干改进，这些改进也应视为本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种气态金属汞检测装置，其特征在于包括光源、光纤、光纤传感器、光谱仪、密封容器、气体渗透管以及计算机，所述光源通过光纤与光纤传感器连接，光纤传感器通过光纤与光谱仪连接，光谱仪与计算机通信连接，气体渗透管与密封容器连接，光纤传感器设于密封容器内。

【技术特征摘要】
1.一种气态金属汞检测装置，其特征在于包括光源、光纤、光纤传感器、光谱仪、密封容器、气体渗透管以及计算机，所述光源通过光纤与光纤传感器连接，光纤传感器通过光纤与光谱仪连接，光谱仪与计算机通信连接，气体渗透管与密封容器连接，光纤传感器设于密封容器内。2.根据权利要求1所述的气态金属汞检测装置，其特征在于所述光纤传感器包括金纳米粒子与石英基底，所述金纳米粒子组装在石英基底上。3.根据权利要求1所述的气态金属汞检测装置，其特征在于光纤的纤芯直径为550-650微米，长度...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈海秀，薛海峰，李炙帅，刘捷，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：新型
国别省市：江苏,32