[发明专利]一种基于LIBS测量气体中重金属元素的装置

说明书

技术领域

本发明涉及光谱测量分析技术领域，特别涉及一种基于LIBS测量气体中重金属元素的装置。

背景内容

目前，大气中重金属颗粒成分和工业高温高压环境下重金属排放物造成了严重的环境污染，同时也威胁到了人类的健康，因此对气体中重金属元素的检测成为人们关注的焦点。

目前现有的气体检测方法有红外光谱检测技术、气相色谱柱-离子迁移率谱技术和原子吸收光谱技术等，以上方法虽然可以实现对气体中重金属元素检测，但样品预处理复杂，运行成本高，灵敏度低。激光诱导击穿光谱技术(LaserInducedBreakdownSpectroscopy，简称LIBS)作为一种新的在线分析检测技术，是将高能量的脉冲激光通过聚焦透镜照射到样品表面，使样品产生等离子体，等离子体发射出的光由光谱仪检测传输到计算机控制系统，通过对光谱信息进行数据处理，从而实现样品的定性区分和定量检测。

本发明提出了一种基于LIBS测量气体中重金属元素的装置，既可以在常温常压下实现对气体中重金属元素的检测，也可以在高温高压环境下对气体中重金属元素进行检测。

发明内容

本专利的目的在于提供了一种基于LIBS测量气体中重金属元素的装置，样品室系统为可以调节温度和气压的活塞式系统，可以在不同的温度和气压下实现对气体中重金属元素的检测，提高LIBS装置对气体检测的精确度和信噪比。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：提供了一种基于LIBS测量气体重金属元素的装置，包括：激光烧蚀系统、样品室系统、LIBS测量系统；

本发明中的激光烧蚀系统包括飞秒固体脉冲激光器(1)、反射镜(2)、透镜(4)，透镜(4)与气缸(6)表面上的石英玻璃(5)相对应，飞秒固体脉冲激光器(1)发出脉冲激光通过反射镜(2)，经透镜(4)聚焦通过石英玻璃(5)打到样品表面，产生等离子体；

本发明中的LIBS测量系统包括透镜(4)、光纤聚集头(3)、ICCD(25)、光谱仪(24)、计算机控制系统(26)和信号延时发生器(27)，ICCD(25)和光谱仪(24)通过光纤聚集头(3)采集LIBS光谱，计算机控制系统(26)分别与飞秒固体脉冲激光器(1)、ICCD(21)、信号延时发生器(27)、电动机(9)和样品室线路连接；

本发明中的样品室系统包括石英玻璃(5)、气缸(6)、曲柄(7)、飞轮(8)、电动机(9)、连杆(10)、活塞杆(11)、活塞(12)、电加热器(13)、温度传感器(14)、气压传感器(15)、第一气体流量计(16)、吸气阀(17)、排气阀(18)、第二气体流量计(20)、储气罐(22)，电动机(9)通过飞轮(8)、曲柄(7)、连杆(10)控制活塞杆(11)和活塞(12)的移动，调节气缸(6)的气压，计算机控制系统(26)控制电加热器(13)调节气缸(6)的温度。

本发明中的第一气体流量计(16)和第二气体流量计(20)分别放置在吸气阀(17)和排气阀(18)处，可以显示出吸气阀(17)和排气阀(18)的体积流量，便于定量分析。气缸(6)设有温度传感器(14)和气压传感器(15)，可以分别显示出气缸(6)内的温度和气压。

其中，飞轮(8)安装在电动机(9)上，气缸(6)内壁设有电加热器(13)。

本发明的有益效果是：提出了一种基于LIBS测量气体中重金属元素的装置，即能在常温常压下实现对气体中重金属元素的检测，又能在高温高压下对气体中的重金属元素进行检测，提高气体检测的精度和性噪比。

附图说明

图1为本发明专利的原理图，图中：1-飞秒固体脉冲激光器；2-反射镜；3-光纤聚集头；4-透镜；5-石英玻璃；6-气缸；7-曲柄；8-飞轮；9-电动机；10-连杆；11-活塞杆；12-活塞；13-电加热器；14-温度传感器；15-气压传感器；16-第一气体流量计；17-吸气阀；18-排气阀；19-进气口；20-第二气体流量计；21-出气口；22-储气罐；23-储气罐门；24-光谱仪；25-ICCD；26-计算机控制系统；27-信号延时发生器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施步骤进行说明：