[发明专利]水体重金属激光诱导击穿光谱连续检测装置及方法

权利要求书

1.水体重金属激光诱导击穿光谱连续检测装置，其特征在于：包括可在平面内沿自身中心旋转的旋转托盘，以及依次沿顺时针或逆时针分布在旋转托盘周围的石墨基片加载与卸载系统、自动进样与精确滴定系统、样品快速烘干系统、激光等离子体光谱获取系统，所述旋转托盘分别承接石墨基片加载与卸载系统、自动进样与精确滴定系统、样品快速烘干系统、激光等离子体光谱获取系统，由旋转托盘自转构成相邻系统间的传输通道，还包括电路控制系统、数据采集与处理系统，所述电路控制系统接收数据采集与处理系统的控制指令后，分别向驱动旋转托盘的电机、石墨基片加载与卸载系统、自动进样与精确滴定系统、样品快速烘干系统、激光等离子体光谱获取系统发送控制信号，所述数据采集与处理系统接收激光等离子体光谱获取系统发送的光谱测量数据。

2.根据权利要求1所述的水体重金属激光诱导击穿光谱连续检测装置，其特征在于：所述电路控制系统由单片机，以及分别接入单片机的石墨基片加载控制电路、旋转托盘控制电路、蠕动泵和电子自动滴定器控制电路、镍铬发热丝控制电路、脉冲激光其与ICCD探测器控制电路构成。

3.根据权利要求1所述的水体重金属激光诱导击穿光谱连续检测装置，其特征在于：所述数据采集与处理系统为工控机。

4.根据权利要求1所述的水体重金属激光诱导击穿光谱连续检测装置，其特征在于：所述旋转托盘由电机驱动电路控制的电机驱动，所述电路控制系统与电机驱动电路电连接，电路控制系统向电机驱动电路发送控制信号，电机驱动电路接收到控制信号后驱动电机带动旋转托盘转动。

5.根据权利要求1所述的水体重金属激光诱导击穿光谱连续检测装置，其特征在于：石墨基片加载与卸载系统由配置有石墨基片的加载与卸载机械结构构成，所述电路控制系统与加载与卸载机械结构电连接，加载与卸载机械结构卸载旋转托盘中已有石墨基片后，电路控制系统向加载与卸载机械结构发送控制信号，加载与卸载机械结构接收到控制信号后再向旋转托盘加载空白的石墨基片，所述石墨基片随旋转托盘转动至各个系统所在位置。

6.根据权利要求1或5所述的水体重金属激光诱导击穿光谱连续检测装置，其特征在于：自动进样与精确滴定系统由引入待测水样的蠕动泵、电子自动滴定器、蠕动泵和电子自动滴定器控制电路构成，所述电路控制系统与蠕动泵和电子自动滴定器控制电路电连接，电路控制系统向蠕动泵和电子自动滴定器控制电路发送控制信号，蠕动泵和电子自动滴定器控制电路接收到控制信号后控制蠕动泵进行待测水样的连续自动进样，并控制电子自动滴定器向旋转托盘上加载的石墨基片表面送样待测水样。

7.根据权利要求1或6所述的水体重金属激光诱导击穿光谱连续检测装置，其特征在于：所述样品快速烘干系统由镍铬发热丝及其供电电路构成，所述电路控制系统与供电电路电连接，电路控制系统向供电电路发送控制信号，供电电路接收到控制信号后向镍铬发热丝通电，镍铬发热丝将电热能转变为红外线，对旋转托盘上加载的石墨基片区域开放式加热，同时电路控制系统控制供电电路通电时间和电流大小，实现加热时间与温度的控制。

8.根据权利要求1或6所述的水体重金属激光诱导击穿光谱连续检测装置，其特征在于：所述激光等离子体光谱获取系统由脉冲激光器、光束发射聚焦透镜组、激光等离子体接收耦合透镜组、光纤、中阶梯光栅分光器和ICCD探测器构成，所述电路控制系统与脉冲激光器控制端电连接，所述数据采集与处理系统与ICCD探测器电连接，电路控制系统向脉冲激光器发送控制信号，脉冲激光器接收到控制信号后发出激光，激光经光束发射聚焦透镜组聚焦后作用在旋转托盘上加载的石墨基片表面，由激光等离子体接收耦合透镜组接收石墨基片表面待测水样产生的激光等离子体光谱信号并耦合至光纤，通过光纤将激光等离子体光谱信号传输至中阶梯光栅分光器进行分光，最后送入ICCD探测器进行光电信号的转换得到待测水样的光谱测量数据，由ICCD探测器将待测水样的光谱测量数据送入数据采集与处理系统进行数据采集与处理。

9.一种基于权利要求1所述的水体重金属激光诱导击穿光谱连续检测装置的检测方法，其特征在于：石墨基片加载与卸载系统将空白石墨基片自动加载到旋转托盘；由自动进样与精确滴定系统将待测量水样自动进样并定量精确滴定在空白石墨基片上设定区域；然后进入样品快速烘干系统，将滴定在石墨基片上的液体样品快速烘干，使样品中的待测重金属富集在石墨设定区域表面；最后由激光等离子体光谱获取系统完成烘干后的待测石墨基片上重金属元素的特征光谱测量与获取，并将数据传输至数据采集与处理系统进行数据采集与处理；

整个装置检测的开始与结束控制指令由数据采集与处理系统发出，经电路控制系统实现控制功能；逻辑时序及触发信号包括：首先由电路控制系统控制旋转托盘按设定方向旋转与停止；当石墨基片加载与卸载系统检测到旋转托盘中有石墨基片，将进行石墨基片卸载，然后将空白石墨基片加载到旋转托盘设定位置；然后电路控制系统控制旋转托盘旋转进入自动进样与精确滴定系统进行水样的自动进样与定量精确滴定，自动进样与滴定开始与结束时间将由电路控制系统控制；滴定后的石墨基片由电路控制系统控制旋转进入样品快速烘干系统，样品快速烘干系统的烘干温度与烘干时间由电路控制系统控制设定；完成烘干后的石墨基片由电路控制系统控制旋转进入激光等离子体光谱获取系统进行激光等离子体光谱的测量与获取。