[发明专利]一种用于激光诱导击穿光谱的射流装置

说明书

本发明涉及激光诱导击穿光谱技术领域，提供一种用于液体检测的射流装置，所述装置包括样品池、蠕动泵、导管、液体入口、液体缓冲区、液体喷流管、支架、三维位移平、气体入口、气体喷流管和气瓶。其特征在于所述射流装置的液体缓冲区，可存储部分待测液，使得由液体出口处产生的液柱稳定性好；所述射流装置的气体辅助区，可利用气体将液柱表面产生的蒸汽吹散，提高激光与液柱的作用效率。结果表明，本发明可获得更高的光谱强度和更稳定的光谱信号。

技术领域

本发明属于原子发射光谱检测技术领域，具体涉及一种用于激光诱导击穿光谱的射流装置。

背景技术

重金属污染是亟待解决的水质问题之一。重金属具有毒性大、易被生物体富集、不易被代谢等特点，污水重金属含量超标，将导致水产品和农副产品中重金属元素富集。受污染食品流入餐桌，将严重威胁到人类健康。因此，研究适合污水重金属元素的精准、快速检测技术对水资源保护、工农业生产及生物健康都具有重要意义。

近年来，基于等离子体发射光谱的激光诱导击穿光谱技术（Laser-inducedbreakdown spectroscopy，简称LIBS），以其仪器便携、实时快速、多元素同时分析等特点，在水质重金属检测领域展现出广阔的应用前景。然而LIBS技术直接检测水溶液时，面临如下技术难点：1）当高能激光束聚焦在液面时，会导致液面波动、液体溅射和等离子体猝灭；2）当激光与液体相互作用时，蒸发的液滴会吸收和散射激光束，阻碍激光脉冲后沿到达液面。上述问题直接导致等离子体寿命短、发射光谱强度弱、光谱稳定性差。

为此，国内外研究者提出将待测液转化为流动竖直液柱，将激光聚焦在液柱表面进行成分分析的射流法，来降低液体溅射、液面波动等问题。目前射流法的主要形式有两种：1）利用水压在蓄水池下端的导管出口处形成液柱（Spectrochimica Acta Part BAtomic Spectroscopy, 2005, 60 (7): 1002-1013）；2）通过蠕动泵、导管和喷嘴，将待测液转化为液柱（Applied Optics, 2010, 49 (13): C70-C74）。然而上述射流装置，由于没有液体缓冲区，导致产生的液柱不稳定，LIBS检测获得的光谱稳定性不佳；其次激光直接作用待测液时，会在液柱表面产生蒸汽，蒸汽将阻碍激光与液柱的进一步作用，导致光谱强度弱和光谱稳定性差。

为解决射流法的上述问题，国内外研究者提出附加额外的激光器，即双脉冲LIBS技术，提高光谱强度和光谱稳定性。但是该技术增加了LIBS的设备成本和系统复杂度。因此，需要开发一款适合LIBS液体检测的射流装置，提高光谱强度和稳定性。

发明内容

本发明专利主要解决射流法存在的技术问题，将缓冲区和气流辅助引入到激光诱导击穿光谱检测技术中来，提出一种用于激光诱导击穿光谱技术的射流装置，能够解决现有LIBS技术中射流法存在的问题，并能降低检测装置的成本。

本发明提供了一种用于激光诱导击穿光谱的射流装置，所述装置包括：样品池、导管、蠕动泵、支架、射流喷嘴和气体，其特征在于：所述的导管，一端放入样品池，中间放置在蠕动泵，末端与射流喷嘴液体入口相连。所述气体与射流喷嘴的气体入口相连。所述样品池用于放置待测液；所述导管用于传输待测液至射流喷嘴；所述蠕动泵用于将待测液泵至射流喷嘴内；所述支架用于固定射流喷嘴；所述射流喷嘴用于将待测液转化为液柱形式；所述气体用于辅助射流喷嘴产生的液柱。

进一步地，其中所述支架还包括三维位移平台，其主要用于固定所述支架和调节所述支架上射流喷嘴产生的液柱与激光的相互作用位置。

进一步地，其中所述射流喷嘴还包括液体入口、液体缓冲区、液体喷流管、气体入口和气体喷流管，其中，所述液体缓冲区一端与液体入口相连，一端与液体喷流管相连；气体入口在缓冲区下方，一端与气体相连，一端与气体喷流管相连；液体喷流管与气体喷流管平行。

更进一步地，所述液体入口用于将待测液传输至射流喷嘴内部。