便携式重金属检测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了便携式重金属检测装置，该检测装置包括：箱体，及设置在箱体内的激光器、发射及收集光路、旋转式样品台、高精度光谱仪，该高精度光谱仪上连接安装有控制软件及数据处理分析程序的计算机；该发射及收集光路包含：发射光路元件；及，收集光路元件；该发射及收集光路通过光纤连接到该高精度光谱仪；该旋转式样品台包含：样品台底板、样品台顶板、滚轮、弹性机构、样品台底座和电动机。本实用新型专利技术提供的水果中重金属含量的检测装置，能满足在果园现场快速同时检测水果中多种重金属含量；且可以使用汽车装载，移动方便，检测时间短，可以满足现场实时检测，可同时检测多种元素。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种重金属检测装置，具体地，涉及一种便携式、利用激光诱导击穿光谱技术检测表面形状复杂、不规则的物体，尤其是果蔬类农产品的重金属含量的装置。
技术介绍
随着现代工业技术的不断发展，重金属在工业发展的道路上应用相当广泛，但是随之产生的污染物也大量增加，未经处理的工业三废被大量的排放到环境中，而人类不可缺少的农产品也大受影响，工业污染物乱排乱放使水果的种植受到各种重金属的污染，包括Cr、Cu、Cd、Pb等，这些重金属最终将进入人类体内，影响身体健康。因此及时检测水果中重金属含量，对控制重金属进去人体有着重要的意义。目前定量检测重金属的常用方法有原子吸收光谱法、电感耦合等离子体发射光谱法等检测分析技术，这些光谱法虽然检测精度和稳定性都较好，但是对样品前处理复杂且时间长，无法实现实时现场快速检测的需求。激光诱导击穿光谱(Laser-InducedBreakdown Spectroscopy, LIBS)技术是近些年发展起来的一种基于原子发射光谱的多元素同时检测技术，它能对不同形态的样品进行检测，包括固体、液体、气体，因此能被广泛的应用于工业产品检测、农产品质量检测、环境污染监控等不同领域。其基本原理是一束强激光脉冲经透镜聚焦后照射到样品表面，激光的高能量使得聚焦点处的原子脱离物质本身，在局部强电场和其他原子的作用下，电离产生了高温、高密度的等离子体。这些等离子体辐射出特定频率的光子，形成特征光谱，利用光谱仪收集特征光谱，分析光谱强度和元素浓度的关系，计算相应的光谱强度即可得到所述元素的浓度。已有的文献和专利中大多数是利用激光诱导击穿光谱技术检测土壤、水溶液、合金等表面及形状相对较规则的对象，例如冶金自动化研究设计院，吴少波等，基于激光诱导击穿光谱的普通黄铜全元素分析装置及方法(中国专利申请号201110280889.X);清华大学，马晓红等，检测时间及位置可控的激光诱导击穿光谱检测装置(中国专利申请号201010569401.0);中国海洋大学，郑荣儿等，激光诱导击穿光谱水中离子检测的导向沉积增强方法(中国专利申请号200910210855. 6)。然而，未见利用激光诱导击穿光谱检测果蔬类农产品中重金属专用装置方面的专利。利用激光诱导击穿光谱检测果蔬类农产品中重金属，还面临技术难题。水果、蔬菜等农产品要求无损伤检测。但是激光能量很强，温度很高，如长时间击打，则样品表面同一点会出现灼伤。这一问题虽然可以通过将样品放置在一个旋转的平台上，每次击打在不同的位置加以解决；但是大部分水果、蔬菜的形状不规则，使得在旋转的同时，激光聚焦点在样品表面深度不停地改变，得到的光谱信背比很低，特征光谱的强度也很不稳定，给激光诱导击穿光谱无损检测技术带来很大难度。基于以上分析得出，样品在旋转的同时还要做到激光聚焦点的深度一致，这对LIBS技术用于果蔬类农产品中的重金属检测非常重要。因此，需要开发一种能使样品旋转且激光聚焦点的深度一致的检测装置，用于表面形状不规则的果蔬类农产品中重金属的检测。
技术实现思路
本技术的目的是基于激光诱导击穿光谱技术提供一种便携式重金属检测装置，所述装置设有能使样品旋转且激光聚焦点的深度一致的旋转式样品台，解决了被测样品形状不规则导致的检测难度大等技术问题，而且，所述装置可以满足现场、快速、多元素同时检测等需求。为了达到上述目的，本技术提供了便携式重金属检测装置，所述装置包括箱体，及设置在箱体内的激光器、发射及收集光路、旋转式样品台、高精度光谱仪，所述高精度光谱仪上连接安装有控制软件及数据处理分析程序的计算机；所述的发射及收集光路包含由激光反射镜、带孔反射镜及第一平凸透镜组成的发射光路元件；及，由第一平凸透镜、带孔反射镜、第二平凸透镜及光纤探头组成的收集光 路元件；所述的发射及收集光路的光纤探头通过光纤连接到所述的高精度光谱仪；所述的旋转式样品台包含固定于箱体底板上的样品台底座，设置在样品台底座上的弹性机构；固定在弹性机构上端，且与弹性机构垂直设置的样品台底板，所述样品台底板中部设置有若干平行设置的主动滚轮，所述主动滚轮由电连接的电动机带动；及固定在箱体内，且平行设置于样品台底板正上方的样品台顶板，所述样品台顶板中部设置有若干平行设置的从动滚轮，所述主动滚轮与从动滚轮平行上下对应设置，样品夹置于所述主动滚轮与从动滚轮之间。上述的便携式重金属检测装置，其中，所述的激光器发射的激光束呈45°入射到所述的激光反射镜上，所述的带孔反射镜平行对应设置在激光反射镜的正下方，所述的第一平凸透镜平行设置在样品台正上方，且位于带孔反射镜的正下方，所述的带孔反射镜、第二平凸透镜与光纤探头的中心点在同一直线上。上述的便携式重金属检测装置，其中，所述的光纤探头通过光纤探头固定装置设置在位于激光器下方的水平导轨上。上述的便携式重金属检测装置，其中，所述的水平导轨上还设置有第一底座，所述第一底座具有微调机构，所述的光纤探头固定装置固定在所述第一底座上。上述的便携式重金属检测装置，其中，所述的第二平凸透镜设置在位于激光器下方的水平导轨上。上述的便携式重金属检测装置，其中，所述的水平导轨上还设置有第二底座，所述第二底座具有微调机构，所述的第二平凸透镜固定在所述第二底座上。上述的便携式重金属检测装置，其中，所述的主动滚轮之间具有一定间隔。上述的便携式重金属检测装置，其中，所述的弹性机构由平行设置的若干弹簧构成。上述的便携式重金属检测装置，其中，所述的旋转式样品台还包含设置在样品台顶板上的水平转动位移台。本技术的另一个目的，是提供所述便携式重金属检测装置在检测不规则形状的物体的重金属含量中的应用。优选的，所述不规则形状的物体，是指果蔬类农产品，包括近球形、放置在所述样品台上时能够被所述滚轮带动转动的果蔬类农产品，例如苹果、梨、桔子、橙、杏、李子、葡萄、球形茄子等，以及非近球形、放置在所述样品台上时难以被所述滚轮带动转动的果蔬类农产品，例如黄瓜、香蕉、西葫芦等。本技术特别设计了一种可调式旋转样品放置台用来提高LIBS检测样品重金属含量的准确度，特别地，提高了不规则样品的激光诱导击穿光谱质量，能满足在果园、菜地现场快速同时检测水果、蔬菜中多种重金属含量。本技术的装置还可设置带有万向轮，并可以使用汽车装载，移动方便，检测时间短，可以满足现场实时检测，可同时检测多种元素。附图说明图I为本技术的便携式重金属检测装置的结构示意图。图2为本技术的发射及收集光路示意。·图3为本技术旋转式样品台结构示意图。图4为本技术的带孔反射镜的结构示意图。图5为本技术的水平转动位移台的结构示意图。具体实施方式以下结合附图对本技术的技术方案做进一步地说明。如图I所示，本技术提供了一种便携式激光诱导击穿光谱水果重金属检测装置，所述装置包括箱体I、及设置在箱体内的激光器2、发射及收集光路3、旋转式样品台4、高精度光谱仪5，所述高精度光谱仪5上连接有安装有控制软件及数据处理分析程序的计算机。所述的激光器2设置在箱体I的顶板内侧，本技术的检测装置使用的激光器2为调Q纳秒级Nd =YAG激光器，发射出波长为1064 nm激光，脉冲宽度为8ns，单脉冲最高能量为200mJ，直径为6mm，激光能量可调。如图本文档来自技高网...

【技术保护点】
便携式重金属检测装置，其特征在于，所述装置包括：箱体（1），及设置在箱体（1）内的激光器（2）、发射及收集光路（3）、旋转式样品台（4）、高精度光谱仪（5），所述高精度光谱仪（5）上连接安装有控制软件及数据处理分析程序的计算机；所述的发射及收集光路（3）包含：由激光反射镜（13）、带孔反射镜（14）及第一平凸透镜（15）组成的发射光路元件；及，由第一平凸透镜（15）、带孔反射镜（14）、第二平凸透镜（16）及光纤探头（18）组成的收集光路元件；所述的发射及收集光路（3）的光纤探头（18）通过光纤（19）连接到所述的高精度光谱仪（5）；所述的旋转式样品台（4）包含：固定于箱体（1）底板上的样品台底座（12），设置在样品台底座（12）上的弹性机构（11）；固定在弹性机构（11）上端且与弹性机构（11）垂直设置的样品台底板（8），所述样品台底板（8）中部设置有若干平行设置的主动滚轮（10），所述主动滚轮（10）由电连接的电动机带动；及固定在箱体（1）内，且平行设置于样品台底板（8）上方的样品台顶板（7），所述样品台顶板（7）中部设置有若干平行设置的从动滚轮（9），所述主动滚轮（10）与从动滚轮（9）上下平行对应设置，样品夹置于所述主动滚轮（10）与从动滚轮（9）之间。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘木华，张旭，姚明印，
申请(专利权)人：江西农业大学，
类型：实用新型
国别省市：