[实用新型]便携式痕量汞分析仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种汞测量装置，尤其涉及一种便携式痕量汞分析仪，适用于地震地球化学流动观测、地球化学探矿以及环境污染检测。

背景技术

地壳深部蕴藏多种化学元素，通过探测活动断层散发出来的气体成分的变化可以推断矿物的聚集地，也可以推断地震活动。人类生产活动的能源大多取自地下的资源，这些资源中往往含汞，对人体和生物都有极大的危害，因此检测环境污染中的汞含量也很重要。测量地球土壤中气汞和环境污染中的大气汞含量，检出限要求达到10^-11～10^-13g量级。20世纪70年代以来，我国技术人员研制了多种测汞仪，但是大多数测汞仪是只适用于实验室检测研究的，针对野外探测的便携式仪器较少。

目前，国内测汞仪主要采用光谱原理测汞法和金膜测汞法。光谱原理测汞法分为冷原子吸收光谱法(CVAAS)和冷原子荧光光谱法(CVAFS)，无论是冷原子吸收法还是冷原子荧光法，都是利用零价汞(Hg⁰)对特征波长光源(253.7nm)的吸收或荧光，从而进行汞的定量分析检测。这类仪器开发较早，发展已经很成熟。但是这类仪器对使用环境较为苛刻，易受干扰物质干扰，引起有关的光谱区域内产生电磁能的吸收或散射，且采样量过大，不适用于野外探测研究。而金膜测汞法是基于电化学原理，利用金膜吸收Hg蒸气后电阻明显增加且具有可逆反应的现象设计。该方法对大气汞有很高的收集效率，灵敏度高，且操作简便，金膜可重复使用，与光谱原理测汞相比，不易受环境变化影响，但是吸附汞量达到10^-7g量级时趋于饱和，导致测量误差变大，对未知的野外探测也不适用。

发明内容

本实用新型为了解决上述技术问题，提供一种便携式痕量汞分析仪，其结构简单、携带方便、灵敏度高、测量范围广、不易受环境变化的影响，满足野外观测需求，非常适用于地球化学探测及环境污染检测。

本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：本实用新型包括进气口、捕汞管、抽气泵、分离柱、汞传感器、出气口、检测控制模块和为整个分析仪提供工作电压的电源模块，捕汞管、抽气泵、分离柱及汞传感器依次通过连接管路相连，进气口和捕汞管的进口相连，汞传感器的出口和出气口相连，汞传感器的传感信号输出端和所述的检测控制模块相连。由抽气泵控制样气的输入和排出，捕汞管将样气中的汞进行富集以及对富集后的汞加以释放，加热释汞之后，由分离柱分离样气中的汞，使汞气的移动速度区别于载气，再用汞传感器对汞含量进行检测，检测出的汞含量信号再经检测控制模块处理后进行显示。本技术方案检测准确，检测分析灵敏度高，不易受环境干扰因素的影响，有效地保证了分析结果的准确性及稳定可靠性，非常适合野外观测使用。

作为优选，所述的分离柱内含100目的聚四氟乙烯担体，分离柱的两端各设有过滤膜。能有效分离样气中的汞，确保汞气的移动速度区别于载气，便于准确检测痕量汞。

作为优选，所述的汞传感器为纳米薄膜传感器，连通汞传感器的进口和出口的通气通道上设有前后相间隔的两个单独气室，每个气室内嵌装有一组纳米薄膜，两组纳米薄膜的检出限相差100倍，纳米薄膜的敏感材料为纯金，两组纳米薄膜上的金膜分别通过引线和所述的检测控制模块相连。两组纳米薄膜呈阵列式排布，纳米薄膜采用真空电子束蒸镀的方法制备，为复合薄膜，具有再生功能，通过调节衬底材料成分、薄膜厚度和光刻工艺可获得不同检出限的纳米薄膜。通过阵列式排布的纳米薄膜，有效扩大汞检测的量程，克服传统金膜测汞仪的不足，使传感器适用于野外探测。

作为优选，所述的两组纳米薄膜上的金膜设置成蛇形回纹形状。有效增加和气体的接触面积，提高检测灵敏度。

作为优选，所述的纳米薄膜的厚度为呈蛇形回纹形状的金膜的线宽为0.3～0.8mm，相邻两金线之间的间隔为0.1～0.3mm。

作为优选，所述的检测控制模块包括电压信息采集转换电路、自适应噪声抑制滤波器、温湿度补偿单元、中央处理单元和显示单元，电压信息采集转换电路、自适应噪声抑制滤波器和温湿度补偿单元依次相连，电压信息采集转换电路的输入端和所述的汞传感器的传感信号输出端相连，温湿度补偿单元的输出端和所述的中央处理单元相连，中央处理单元和显示单元相连。通过电压信息采集转换电路将采集汞传感器送来的电压信号并转换为模拟信号，再通过自适应噪声抑制滤波器对信号进行自适应补偿及降噪放大处理，最后通过温湿度补偿单元对信号进行矫正，提高信噪比，进一步提高汞检测的准确性。