一种检测水体中微塑料的便携式光学仪器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种检测水体中微塑料的便携式光学仪器，属于水体污染物检测领域。本实用新型专利技术包括支撑架、下部支撑体、试样容器、激光发射器、凸透镜、电荷耦合元件、衍射光学元件和光电二极管；下部支撑体底部设置有滚动槽，激光发射器底部设置有滚动滑珠，滚动滑珠安装于滚动槽中，凸透镜设置于激光发射器与试样容器之间，衍射光学元件安装于试样容器下部，与光电二极管相连接；激光发射器发射出的光源一部分反射到衍射光学元件上转变为光信号，再由光信号被光电二极管转化为电信号，产生衍射图像；另一部分光透过水样衍射到电荷耦合元件上，产生静态干涉图案。本实用新型专利技术使用方法简单，仪器便携，结合两种光监测模式，可提高检测辨识度。

A portable optical instrument for detecting micro plastics in water

【技术实现步骤摘要】
一种检测水体中微塑料的便携式光学仪器
本技术涉及水体污染物检测
，特别涉及一种便携式水体微塑料检测传感器。
技术介绍
塑料以及塑料制品在我们的日常生活中无处不在，它们在各行各业中都有广泛的应用。据估计，全球每年可能生产约3亿吨塑料，并且在超过2500万吨的消费后塑料废物中，约有38％最终进入垃圾填埋场。塑料造成的污染会对人类构成健康威胁，并且危害其他生物体，甚至会改变生态系统的平衡。微塑料是尺寸小于5mm的塑料，一般是作为个人护理品的添加剂而被生产或者是由大型塑料分解产生，它的尺寸和形状分布可能受到物理或者化学活动的影响。由于不同的形状、尺寸分布和其他性质(例如透明度、半透明度和表面粗糙度)等因素的影响，在实际水体条件下检测这些较小的塑料变得困难。为了检测水体中的微塑料，有研究提出几种基于视觉检测、化学和光学技术的方法，例如拉曼和红外(IR)光谱方法，但是这些方法一般复杂耗时且检测成本高。例如专利公开号：CN108254284A，公开日：2018年7月6日，专利技术名称为：一种检测水体中微塑料含量的方法的申请案，该申请案公开了一种检测水体中微塑料含量的方法，包括以下方法步骤：a，首先进行采用直接挑选法、大样本法或浓缩样本法对水体进行科学的采样，然后装入500ml的溶剂瓶中；b，对采样的水体手动去除杂质；c，加工银质的过滤箔然后曲制成圆柱状，选择玻璃材质的搅杆，再通过用活性碳粉材料磁控溅射的方式，将过滤箔完全无缝与搅杆粘附；d，配置沉淀催化反应溶液，然后将配置净化溶液分别倒入需检测的溶剂瓶中，进行充分的反应；e，将步骤d中，通过采用纳米级过滤网进行过滤，然后进行收集微塑料。该方法虽然可以检测出水体中微塑料的含量，但是操作复杂，而且方法耗时。综上所述，如何克服实际水体条件中，检测微塑料困难、方法复杂耗时以及成本较高的不足，是现有技术中亟需解决的技术难题。
技术实现思路
1.要解决的问题针对实际水体条件中检测微塑料困难、方法复杂耗时以及成本较高的问题，本技术提供一种检测水体中微塑料的便携式光学仪器，可以在淡水环境中用于检测肉眼无法观测到的透明以及半透明的微塑料，同时降低检测仪器体积以及重量与复杂度，降低检测成本，并实现快速检测微塑料的目的。2.技术方案为解决上述技术问题，本技术提供一种水体微塑料的便携式检测仪器，包括支撑架、衍射单元和成像单元，衍射单元包括下部支撑体、试样容器、激光发射器和凸透镜，所述的试样容器设置于下部支撑体顶部，该下部支撑体的底部设置有滚动槽，激光发射器的底部设置有滚动滑珠，所述的滚动滑珠滚动安装于滚动槽中，所述凸透镜设置于激光发射器与试样容器之间；所述成像单元包括电荷耦合元件、衍射光学元件和光电二极管，电荷耦合元件通过支撑架设置于试样容器上方，电荷耦合元件上设置有镜头，所述衍射光学元件设置于试样容器下方，该衍射光学元件与光电二极管相连接。优选地，电荷耦合元件的镜头与试样容器之间的距离为11cm。优选地，所述试样容器的底部设置有玻璃探针。优选地，所述试样容器的侧壁上设置有刻度线。优选地，试样容器为柱状容器。优选地，激光发射器安装于滚动滑珠上。优选地，试样容器体积为800μL。优选地，滚动滑珠底部突出于下部支撑体的下表面，滚动滑珠的半径为R，滚动滑珠底部距离下部支撑体的下表面最远的点为切点，切点与下部支撑体的下表面的距离为D，R≥D。3.有益效果(1)本技术的一种检测水体中微塑料的便携式光学仪器，试样容器设置于下部支撑体顶部，该下部支撑体的底部设置有滚动槽，激光发射器的底部设置有滚动滑珠，滚动滑珠滚动安装于滚动槽中，凸透镜设置于激光发射器与试样容器之间；成像单元的电荷耦合元件通过支撑架设置于试样容器上方，衍射光学元件安装于试样容器下方，基于相干激光辐射沿其路径长度可以发现微小的光学缺陷，从而利用激光束与微塑料的相互作用来检测微塑料的存在，而且本技术的结构简单，仪器便携，通过结合两种光监测模式，可以大大提高检测辨识度。(2)本技术的一种检测水体中微塑料的便携式光学仪器，电荷耦合元件的镜头位于试样容器上方，与试样容器最高液面刻度处距离为11cm，这个高度可以使反射光线更好地传输到电荷耦合元件中，提高仪器精度。(3)本技术的一种检测水体中微塑料的便携式光学仪器，试样容器底部的玻璃探针可以根据光源波长设置为不同参数，从而达到更好的检测效果。(4)本技术的一种检测水体中微塑料的便携式光学仪器，试样容器为柱状容器，可以在不影响仪器性能的情况下最大程度地减小仪器体积。(5)本技术的一种检测水体中微塑料的便携式光学仪器，激光发射器安装于滚动滑珠上，滚动滑珠一半嵌进装置底部，另一半暴露在底部外端，可以通过手动转动滑珠来调节及激光发射的角度，操作方便，使用简单。(6)本技术的一种检测水体中微塑料的便携式光学仪器，试样容器体积为800μL，对水样需求量小，并且极大程度上减小了装置的体积以及重量。附图说明图1为本技术的一种具体实施方式示意图(一)；图2为本技术的一种具体实施方式示意图(二)；图3为本技术的结构示意图。其中，1、支撑架；2、试样容器；3、滚动滑珠；31、切点；4、电荷耦合元件；5、玻璃探针；6、激光发射器；7、衍射光学元件；8、凸透镜；9、光电二极管；10、下部支撑体。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。实施例1如图3所示，本技术提供一种检测水体中微塑料的便携式光学仪器，包括支撑架1、衍射单元和成像单元。衍射单元包括下部支撑体10、试样容器2、激光发射器6和凸透镜8，试样容器2设置于下部支撑体10顶部，下部支撑体10的底部设置有滚动槽。成像单元包括电荷耦合元件4、衍射光学元件7和光电二极管9，电荷耦合元件4通过支撑架1设置于试样容器2上方，电荷耦合元件4上设置有镜头，衍射光学元件7设置于试样容器2下方，该衍射光学元件7与光电二极管9相连接。衍射单元中的激光发射器6的底部设置有滚动滑珠3，滚动滑珠3滚动安装于滚动槽中，激光发射器6固定在滚动滑珠3上，滚动滑珠3一半嵌进装置底部，另一半暴露在底部外端，可以通过手动转动滚动滑珠3来调节激光发射的角度。值得一提的是，如图3所示，滚动滑珠3的半径为R，滚动滑珠3底部距离下部支撑体10下表面的最远点为切点31，切点31与下部支撑体10下表面的距离为D，R≥D，便于使用者手动调节滚动滑珠3。凸透镜8设置于激光发射器6与试样容器2之间，可以集中激光发射器6发射的激光光束。试样容器2的侧壁为不透明材质，同时试样容器2也可以为黑色容器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种检测水体中微塑料的便携式光学仪器，其特征在于：包括支撑架(1)、衍射单元和成像单元，所述衍射单元包括下部支撑体(10)、试样容器(2)、激光发射器(6)和凸透镜(8)，所述的试样容器(2)设置于下部支撑体(10)顶部，该下部支撑体(10)的底部设置有滚动槽，激光发射器(6)的底部设置有滚动滑珠(3)，所述的滚动滑珠(3)滚动安装于滚动槽中，所述凸透镜(8)设置于激光发射器(6)与试样容器(2)之间；/n所述成像单元包括电荷耦合元件(4)、衍射光学元件(7)和光电二极管(9)，电荷耦合元件(4)通过支撑架(1)设置于试样容器(2)上方，电荷耦合元件(4)上设置有镜头，所述衍射光学元件(7)设置于试样容器(2)下方，该衍射光学元件(7)与光电二极管(9)相连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种检测水体中微塑料的便携式光学仪器，其特征在于：包括支撑架(1)、衍射单元和成像单元，所述衍射单元包括下部支撑体(10)、试样容器(2)、激光发射器(6)和凸透镜(8)，所述的试样容器(2)设置于下部支撑体(10)顶部，该下部支撑体(10)的底部设置有滚动槽，激光发射器(6)的底部设置有滚动滑珠(3)，所述的滚动滑珠(3)滚动安装于滚动槽中，所述凸透镜(8)设置于激光发射器(6)与试样容器(2)之间；
所述成像单元包括电荷耦合元件(4)、衍射光学元件(7)和光电二极管(9)，电荷耦合元件(4)通过支撑架(1)设置于试样容器(2)上方，电荷耦合元件(4)上设置有镜头，所述衍射光学元件(7)设置于试样容器(2)下方，该衍射光学元件(7)与光电二极管(9)相连接。


2.根据权利要求1所述的一种检测水体中微塑料的便携式光学仪器，其特征在于：电荷耦合元件(4)的镜头与试样容器(2)之间的距离为11cm。


3.根据权利要求1所述的一种检测水体中微塑料的便携式光学仪...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪龙眠，黄静贤，崔益斌，丁程成，庞晴晴，彭福全，朱翔，高鹏程，贾荣畅，刘瑞楠，
申请(专利权)人：生态环境部南京环境科学研究所，
类型：新型
国别省市：江苏;32