[发明专利]一种基于多光源的高灵敏度铀含量现场测定仪

说明书

本发明属于铀含量检测技术领域，具体涉及一种基于多光源的高灵敏度铀含量现场测定仪。本装置基于铀酰离子‑荧光增强剂络合物特征荧光原理，采用多个UV‑LED为光源，以微型化光电倍增管或者硅光倍增器作为光电转化元件，以荧光比色皿为测量池。提高了激发光源的光强，检出限可降低数倍，解决了现场测铀仪的灵敏度的技术难点，同时极大减少了设备的体积和消耗功率。

技术领域

本发明属于铀含量检测技术领域，具体涉及一种基于多光源的高灵敏度铀含量现场测定仪。

背景技术

随着核电和军工的快速发展，世界各国对天然铀的需求也开始大幅度上升，形成了较大的铀矿开发热，然而随之带来的问题是铀矿开采和铀水冶过程中产生的放射性废水的数量和种类越来越多。我国铀矿冶放射性废水具有浓度低、数量大、污染面积广等特点，这些废水含有铀、钍和镭等半衰期较长的天然放射性元素，若未经处理直接排放，不仅会污染地表水，而且还会慢慢渗入地下，造成地下水的污染，进而扩展到整个生物圈，最终对人和动物造成化学毒性和辐射性两个方面的危害。因此对各种环境水体中的铀以及其他放射性核素含量的检测非常重要，关乎国家生态环境安全和人民身体健康。其中对环境水体中铀的检测除了实验室仪器方法确认外，现场检测的方法和工具也必不可少，现场检测的数据可以快速反映环境水体质量，为政府部门监管、环境治理、企业排污提供有效数据，也可为突发事件的研判和应急措施的提出提供关键数据。

目前针对环境水体中的铀检测技术包括激光荧光法、分光光度法、电感耦合等离子体光度法、电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)等。其中分光光度法需要多个步骤的样品前处理，包括萃取、反萃取、掩蔽、显色等，操作比较复杂，虽然应用广泛，但检出灵敏度不高，较难实现现场检测。激光荧光法灵敏度很高，可达到0.02μg/L，但由于激光器体积较大，难以实现便携式检测；另外ICP-MS虽然可以实现多元素检测，但也只能适用于实验室环境，无法成为现场便携式设备的首选方法。

随着紫外二极管(UV-LED)、激光二极管等新型固体光源的发展，光源的微型化为检测设备的微型化和便携化提供了新的思路和发展方向。目前UV-LED的波长最短已经可达到250nm，寿命达10000小时，但在光源强度和光源汇聚能力等方面尚不如激光。但由于现场测铀设备只针对排放污水中的铀含量，一般要求是0.05mg/L，远高于激光测铀仪的检出限，因此要求现场测铀设备的检出限并不高。因此完全可以利用UV-LED做激发光源，用于现场测铀仪中。除专利报道之外，尚未见UV-LED在现场测铀仪方面的报道和应用。

发明内容

本发明的目的是针对上述弊端，提出一种基于多光源的高灵敏度铀含量现场测定仪，基于铀酰离子-荧光增强剂络合物特征荧光原理，采用多个UV-LED为光源，以微型化光电倍增管或者硅光倍增器作为光电转化元件，以荧光比色皿为测量池。提高了激发光源的光强，检出限可降低数倍，解决了现场测铀仪的灵敏度的技术难点，同时极大减少了设备的体积和消耗功率。

本发明的技术方案如下：

一种基于多光源的高灵敏度铀含量现场测定仪，包括四只UV-LED、LED控温模块、方形底部透光荧光比色皿、光敏元件、荧光检测滤光片、电路系统和避光外罩组成；所述四个UV-LED通过架子固定在避光外罩内部的底板，固定位置保证四个UV-LED分别与方形底部透光荧光比色皿的四个竖面垂直，UV-LED发出的光线主轴垂直于比色皿的竖面，且处于同一平面，光线主轴的交叉点位于方形底部透光荧光比色皿中；

通过架子对方形底部透光荧光比色皿外边缘进行包裹式固定，所述架子为镂空样式，光纤可以透过架子到达方形底部透光荧光比色皿的四个面；架子固定在光敏元件上面，使方形底部透光荧光比色皿的底部与光敏元件的上部留有空隙；

所述光敏元件由电路系统控制，其转化的荧光信号，根据UV-LED脉冲光源的频率和铀酰离子的荧光寿命进行信号解读，其中UV-LED与光敏元件提取光信号的脉冲频率一致，光敏元件提取光信号的相位延迟为1-100μs。