[实用新型]基于共振激发激光诱导击穿光谱快速检测茶叶重金属的装置

说明书

基于共振激发激光诱导击穿光谱快速检测茶叶重金属的装置，采用Nd:YAG激光器输出一束激光光束烧蚀茶叶样品表面产生等离子体，而后对目标分析元素进行选择性激发，再由波长可调谐激光器产生的另一束特定波长的激光再次激发该等离子体，使等离子体中待测元素原子内部的电子从某一低能级跃迁到某一高能级所需的能量与该共振激发激光的单光子能量相等，即产生共振激发，共振激发只激发一种元素的一条原子谱线，激发效率更高，大幅提高激光诱导击穿光谱技术的分析灵敏度；最后等离子体通过光纤探头收集传输到高分辨率光谱仪，高分辨率光谱仪将接收到的光谱信号转换成电信号后传输至处理终端进行比对，从而实现快速、准确、绿色检测。

技术领域

本实用新型涉及农产品质量检测技术领域，尤其涉及一种基于共振激发激光诱导击穿光谱快速检测茶叶重金属的装置。

背景技术

茶叶是我国传统的保健饮品，是国际三大无酒精饮料之一，具有药理和保健功能，可防病治病，强身健体。但茶树是一种喜酸性土壤植物，在其生长过程中，植物因生理生化作用富集吸收大量的金属离子，从而使得土壤中的重金属-铅容易被茶树根系所吸收。中国工程院院士、中国茶学学科带头人、国内外著名茶学专家陈宗懋研究员曾指出：茶叶污染问题主要表现在铅和氟两种元素上，其中铅的污染来源较多，一是由于化肥施用量的增大，使得土壤基质中的铅含量高；二是茶园周围大气中的铅浓度增高，这与汽车量的增加有密切关系，汽车排放的尾气中含有大量的铅，从而造成茶园中茶树的污染；三是为增加茶叶的光色泽在茶叶里添加大量的铅铬绿，进而使得正常的茶叶中含铅量超标。同时，茶树具有富集土壤中氟元素的能力，氟对人体健康有双重性，适量的氟有益于防止龋齿，过量则引起氟中毒，相关学者将这种特殊类型的氟中毒称为“饮茶型氟中毒”；因此，急需一种快速、准确、可靠的茶叶质量检测方法，以保证茶叶质量，维护消费者合法权益，保障人们的健康。目前，茶叶中重金属元素的检测方法主要有原子吸收光谱法、等离子体质谱法或电感耦合等离子体发射光谱法等。然而，这些方法操作复杂、周期长，通常需要消耗大量化学试剂并造成环境污染，无法满足市场现场抽查分析检测的要求。

激光诱导击穿光谱技术(简称LIBS)作为一种非接触式光学原位检测手段，其原理是利用高能量短脉冲的激光与物体表面相互作用，产生瞬态等离子体来获取物质成分(定性分析)和浓度(定量分析)的分析技术。可实现多元素同时快速分析，样品无需复杂的预处理；但传统LIBS技术在实际应用中存在灵敏度较差、检测极限较高的局限性，进而阻碍该技术在检测领域的发展与应用，尤其是一些检测限低的标准检测领域。

实用新型内容

本实用新型所解决的技术问题在于提供基于共振激发激光诱导击穿光谱快速检测茶叶重金属的装置，以解决上述背景技术中的缺点。

本实用新型所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

基于共振激发激光诱导击穿光谱快速检测茶叶重金属的装置，包括Nd：YAG激光器、波长可调谐激光器、高分辨率光谱仪、数字脉冲延时发生器、反射镜、聚焦透镜、采集透镜、光纤探头、三维旋转平台及处理终端，所述Nd：YAG激光器输出的激光光束与反射镜处于同一平面，且反射镜位于Nd：YAG激光器的水平方向45°，聚焦透镜设置在反射镜正下方；所述三维旋转平台置于聚焦透镜正下方，三维旋转平台上放置有用于通过激光光束进行烧蚀击穿产生等离子体的茶叶样品，采集透镜置于三维旋转平台的斜上方，光纤探头置于采集透镜斜上方，且光纤探头与高分辨率光谱仪连接，高分辨率光谱仪与处理终端连接；同时Nd：YAG激光器、波长可调谐激光器、高分辨率光谱仪分别与数字脉冲延时发生器连接，数字脉冲延时发生器为Nd：YAG激光器、波长可调谐激光器、高分辨率光谱仪提供同步时序，光谱数据输入至处理终端进行快速检测。

在本实用新型中，所述Nd：YAG激光器输出的激光光束波长为532nm或1024nm。

在本实用新型中，所述高分辨率光谱仪集成有像素为1024x256的增强型CCD(ICCD)探测器，光谱分辨率更高。

在本实用新型中，所述光纤探头通过光纤与高分辨率光谱仪连接。