[发明专利]一种LIBS-Raman浸入式盐湖卤水元素探测仪

说明书

本发明公开了一种LIBS‑Raman浸入式卤水元素探测仪。所述脉冲激光器输出的脉冲激光经激发光纤输入至激光扩束器进行扩束，会聚透镜对扩束后的激光进行聚焦，通过反射镜改变激光传输方向，使得焦点位于液体激发空腔内，激发探头对激发后的样品发射的光谱进行采集，并经信号收集分叉光纤输入至Raman探头或LIBS光谱仪；Raman探头用于对采集到的光谱信号进行过滤，并将过滤后的光谱发送至Raman光谱仪；计算机对Raman光谱仪和/或LIBS光谱仪发送的光谱信息进行存储分析，确定样品中阳离子和/或阴离子的种类。本发明通过LIBS与Raman联用技术对溶液样品中的离子进行分析检测，提高了检测速度，实现即时在线分析，这对于科研与污染防治将起到重要作用。

技术领域

本发明涉及盐湖卤水元素探测领域，特别是涉及一种LIBS-Raman浸入式盐湖卤水元素探测仪。

背景技术

盐湖是地球上常见的咸水湖，多见于干旱地区，湖水富含各种盐类矿物如Li、K、Na、Mg、Br等元素，例如小柴旦盐湖中B含量高达4000mg/L，西藏某些盐湖中LiCl含量可以达到10000mg/L以上，是天然存在的资源宝库。盐湖的开发潜力巨大，合理的开发将为我国的化工、农业、冶金等产业提供丰富的原料。目前对于盐湖卤水的分析探测手段主要有原子吸收分光光度法、火焰原子吸收光度法、电耦合等离子体光谱法以及一些传统的化学方法(如中和法、各种滴定法等)。上述方法虽然检测精确度非常高，但都需要对样品进行采样和繁琐、复杂、耗时的预处理，方可进行检测。研究未知水域如果采用传统方法取样送检，不但会浪费大量的时间与人力，拖慢研究进度，而且对样品的采集、运输和储存过程也有严格的要求，任意一个环节出现纰漏就会影响最终的结果。对于盐湖卤水的探测，需要一种即时有效的检测方法。

发明内容

基于此，本发明的目的是提供一种LIBS-Raman浸入式盐湖卤水元素探测仪，利用LIBS检测阳离子的种类及浓度，利用Raman检测酸根离子，以达到对盐湖卤水的全面分析。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种LIBS-Raman浸入式盐湖卤水元素探测仪，包括：机箱部分和浸入式探头；

所述机箱部分包括计算机、Raman探头、Raman光谱仪、LIBS光谱仪以及脉冲激光器；

所述浸入式探头包括浸入式探头外壳，以及设置在所述浸入式探头外壳内依次连接的激光扩束器、会聚透镜、反射镜、液体激发空腔和光纤探头；

所述脉冲激光器输出的脉冲激光经激发光纤输入至所述激光扩束器进行扩束，所述会聚透镜对扩束后的激光进行聚焦，通过所述反射镜改变激光传输方向，使得焦点位于所述液体激发空腔内，所述激发探头对激发后的样品发射的光谱进行采集，并经信号收集分叉光纤输入至Raman探头或LIBS光谱仪；所述Raman探头用于对采集到的光谱信号进行过滤，并将过滤后的光谱发送至所述Raman光谱仪；所述计算机对所述Raman光谱仪和/或LIBS光谱仪发送的光谱信息进行存储分析，确定样品中阳离子和/或阴离子的种类。

可选地，所述浸入式探头外壳内还设置有微型摄像头，用于对水下环境进行拍摄。

可选地，所述浸入式探头外壳内还设置有温度传感器，用于采集水体温度，并将水体温度通过数据线发送至所述计算机进行显示。

可选地，所述机箱部分还包括图像处理器，用于对所述微型摄像头拍摄的图像进行处理，并将处理结果发送至所述计算机。

可选地，还包括：

延迟器，分别与所述脉冲激光器、所述Raman光谱仪以及所述LIBS光谱仪连接，用于控制所述LIBS光谱仪在所述脉冲激光器开启之后再启动，以及用于控制所述脉冲激光器与所述Raman光谱仪同步启动。

可选地，所述Raman探头包括532nm边带滤波片和532nm陷波片。