一种用于矿浆中痕量金属元素快速检测的装置的制作方法

本实用新型涉及痕量金属检测领域，尤其涉及一种用于矿浆中痕量金属元素快速检测的装置。

背景技术：

随着国家和社会对环保的要求日益严格，如何检测浮选等工艺过程中存在的痕量金属元素是摆在有色金属领域工业生产企业面前一个亟需解决的技术难题。

目前传统的对于工业过程中矿浆中痕量金属元素的检测主要以实验室为主，这种检测周期长，耗费人力大，不利于工艺过程的实时调节。目前也有一些企业采用在线x射线检测技术对矿浆中金属元素进行检测，但这种技术方案对于痕量金属元素需要很长的积分时间，耗费时间接近于实验室检测，同时对于轻元素检出效果差。

技术实现要素：

本实用新型基于激光诱导击穿光谱技术和光电倍增管单光子检测技术，提供一种能够对矿浆中痕量金属元素进行快速检测的装置，满足矿浆中金属元素快速在线检测的工艺需求。为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种用于矿浆中痕量金属元素快速检测的装置，包括激光器、光斑调节透镜组、反射镜、聚焦镜、流体样品室、防溅射风墙管、光谱收集透镜组、光谱分光与检测单元、微弱电信号解析单元、上位机。激光器发出的高能激光经过扩束、反射、聚焦后，对流体样品室内流体进行激发，防溅射风墙管位于流体样品室上方，流体样品室下端开有流体流出口。流体样品室和光谱收集透镜组以及光谱分光与检测单元安装到一起，光谱分光与检测单元通过屏蔽电缆与微弱电信号解析单元进行连接，微弱电信号解析单元通过通信电缆与上位机进行连接。

上述流体样品室、光谱收集透镜组、光谱分光与检测单元之间的固定方式以更有效的进行光谱收集为准则，不局限于上述一种安装方式。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点和效果：本实用新型所述的一种用于矿浆中痕量金属元素快速检测的装置，采用的微弱电信号解析单元具备单光子检测技术和连续信号模拟采集技术，光谱响应动态范围大,其中单光子检测有效增加了对矿浆中痕量金属元素的检出能力;通过使用防溅射风墙管，可有效减少矿浆溅射对样品室周边光学镜片的污染，增加本装置的使用寿命，减少分析结果误差。

附图说明

图1是本实用新型的系统结构示意图。

图2是本实用新型的微弱电信号解析单元结构图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本实用新型的技术方案作进一步详细地说明。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解。

请参阅图1，一种用于矿浆中痕量金属元素快速检测的装置，包括激光器1、光斑调节透镜组2、反射镜3、聚焦镜4、流体样品室6、防溅射风墙管5、光谱收集透镜组7、光谱分光与检测单元8、微弱电信号解析单元9、上位机10。激光器1发出的高能激光经过扩束、反射、聚焦等过程后，对流体样品室6内流体进行激发，防溅射风墙管5位于流体样品室6上方，流体样品室6下端开有流体流出口。流体样品室6和光谱收集透镜组7以及光谱分光与检测单元8安装到一起，光谱分光与检测单元8通过屏蔽电缆与微弱电信号解析单元9进行连接，微弱电信号解析单元9通过通信电缆与上位机10进行连接。激光光束通过聚焦镜4在样品表面附近聚焦，激发样品产生对应的等离子体光谱，经过光谱收集透镜组7收集后，由光谱分光与检测单元8对特征光谱线进行甄别并通过光电倍增管进行光电转换，产生的电流信号传输至微弱电信号解析单元9，微弱电信号解析单元9对光电流信号进行解析处理后，将处理后的数据传输至上位机10。

微弱电信号解析单元9内部结构实现方式请参阅图2，主要有单光子电流电压转换模块(s21)、运放1(s22)、计数器(s23)，电流持续积分模块(s24)、运放2(s25)、模数转换(s26),主控芯片(s27)。探测器(s20)把光信号转换成电信号后，经过同轴电缆传输至微弱电信号解析单元9，电流信号经过单光子电流电压转换模块(s21)和电流持续积分模块(s24)进行同步转换放大，当前端输入光强在单光子量级，计数器(s23)可对运放1(s22)所输出的电压脉冲进行统计，模数转换模块(s26)对运放2(s25)所输出的连续电压进行采集。最终数据通过主控芯片(s27)处理后通过通信接口传输至上位机10。

微弱电信号解析单元9可接收激光器1或者其他光电设备传输的同步电信号（trig）。

本实用新型所提供的技术方案融合了单光子检测、防溅射风墙管等技术，比较于传统的激光诱导击穿光谱技术方案，更加适合测量矿浆等流体中的痕量金属元素。

虽然结合附图描述了本实用新型的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

技术特征：

1.一种用于矿浆中痕量金属元素快速检测的装置，其特征在于：装置主要包括激光器、光斑调节透镜组、反射镜、聚焦镜、流体样品室、防溅射风墙管、光谱收集透镜组、光谱分光与检测单元、微弱电信号解析单元、上位机，激光器发出的高能激光经过扩束、反射、聚焦过程后，对样品室内流体进行激发，防溅射风墙管位于样品室上方，样品室下端开有流体流出口，流体样品室和光谱收集透镜组以及光谱分光与检测单元安装到一起，光谱分光与检测单元通过屏蔽电缆与微弱电信号解析单元连接，微弱电信号解析单元通过通信电缆与上位机进行连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于矿浆中痕量金属元素快速检测的装置，其特征在于，微弱电信号解析单元具备单光子检测功能和连续信号模拟采集功能，光谱响应灵敏度高，动态范围大，微弱电信号解析单元由探测器、电流电压转换模块、运放、计数器、电流持续积分模块、模数转换、主控芯片组成，计数器通过对电脉冲的快速统计实现单光子检测，电流持续积分模块实现连续信号模拟采集功能。

3.根据权利要求1所述的一种用于矿浆中痕量金属元素快速检测的装置，其特征在于，防溅射风墙管通过机械装置固定于样品室上方，在流体激发点周围可形成防溅射风墙，防止矿浆溅射对样品室周边光学镜片的污染。

4.根据权利要求2所述的一种用于矿浆中痕量金属元素快速检测的装置，其特征在于，单光子检测技术有效增加了对矿浆中痕量金属元素的检出能力。

技术总结
本实用新型公开了一种用于矿浆中痕量金属元素快速检测的装置，包括激光器、光斑调节透镜组、反射镜、聚焦镜、流体样品室、防溅射风墙管、光谱收集透镜组、光谱分光与检测单元、微弱电信号解析单元、上位机。激光器发出的高能激光经过扩束、反射、聚焦后，对样品室内流体进行激发，防溅射风墙管位于样品室上方，样品室下端开有流体流出口。样品室和光谱收集透镜组及光谱分光与检测单元安装到一起，光谱分光与检测单元通过屏蔽电缆与微弱电信号解析单元进行连接，微弱电信号解析单元通过通信电缆与上位机进行连接。本实用新型融合了单光子检测、防溅射风墙管等技术方案，较传统的激光诱导击穿光谱技术方案，更适合测量矿浆等流体中的痕量金属元素。

技术研发人员：韩鹏程;史烨弘;赵振;房胜楠;杨斐;李华昌
受保护的技术使用者：北京矿冶科技集团有限公司;北矿检测技术有限公司
技术研发日：2020.01.18
技术公布日：2020.11.10