专利名称：便携式蔬菜、食品金属元素检测系统的制作方法
技术领域：
本实用新型主要涉及蔬菜、食品金属元素光学检测分析技术，尤其涉及便携式蔬 菜、食品金属元素检测系统。
技术背景食物中所含有的丰富金属元素，是人体金属元素的主要来源，但金属元素含量过 少或过多均影响着人体健康。由于土壤重金属污染，粮食、蔬菜及副产品重金属含量严重超 标，所出口的农副产品由此被受到大量限制，部分传统大宗创汇商品被迫退出国际市场，被 拒收、扣留、退货、索赔和终止合同的事件屡见不鲜，造成了每年数亿元的经济损失并严重 危害着人们的健康、生存与发展。中国的各主要大、中城市郊区的蔬菜都已受到一定程度的重金属污染。尽管各城 市采用的评价标准不一，但重金属元素在蔬菜中的积累非常明显，部分已达到了较高的残 留水平，并超过了食品卫生标准。随着食品染色工艺的出现，与天然色素相比，合成色素具 有色泽鲜艳、着色力强、性质稳定和价格便宜等优点，使得人工合成色素在许多国家的食品 加工行业中仍占主导地位，由于合成色素中通常会加入一定量的金属元素来改变色素颜 色，因此对食品中的金属元素含量检测控制也势在必行。通常，蔬菜、食品中的金属元素含量测定是通过原子吸收光谱法、原子发射光谱 法、电感耦合等离子质谱法、X射线荧光光谱法、离子选择性电极、伏安法及库仑计等方法来 实现。然而，对于快速、原位、实时测量及跟踪研究不同种类蔬菜对各种不同金属元素的吸 收、富集效应存在一定的不足。主要是因为现有的测量方法均需现场采样，经过样品制备处 理后进行实验室分析处理，其分析程序复杂、耗时，不能够提供实时原位的分析信息，对跟 踪测量研究不同蔬菜的金属元素吸收、富集效应缺少必要的分析工具，对食品中金属元素 的现场实时抽样测量缺乏快速的分析手段
实用新型内容
本实用新型目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种用于实时、原位、在线跟 踪测量的便携式蔬菜、食品金属元素检测系统。本实用新型是通过以下技术方案实现的便携式蔬菜、食品金属元素检测系统，其特征在于包括有激光器、收发耦合透镜 组以及光谱仪，激光器输出端安装有发射耦合透镜组，发射耦合透镜组输出端通过发射光 纤与收发耦合透镜组的入光端连接；所述光谱仪的入光端连接有接收光纤，接收光纤的另 一端接入收发耦合透镜组的入光端；光谱仪分光输出端安装有探测器，探测器的信号输出 端接入数据采集和处理系统；包括有电源及计算机控制系统，电源及控制系统提供激光器 及探测器的电源以及探测控制的逻辑时序及触发信号；所述发射耦合透镜组是由排在一体 的凸镜和凹镜、一个凹镜组成；所述的收发耦合透镜组是由一个发射耦合透镜组合一个凸 镜组成。[0008]本实用新型时利用激光诱导等离子体光谱检测技术，此技术是利用短脉冲激光聚 焦后作用在样品表面产生高温等离子体，在等离子体冷却前，被激发的原子、离子将产生元 素成分特征的等高离子体发射谱线，通过接收被测样品的等离子体光谱并对特定元素谱线 强度进行分析以进行元素含量的定量测量本实用新型的工作过程为激光器发出的激光经发射耦合透镜组耦合至发射光 纤，由收发耦合透镜组进行激光发射与激光等离子体信号的接收，接收到的等离子体信号 经接收光纤传输至光谱仪进行分光，由探测器进行光电信号的转换，然后进入数据采集与 处理系统进行数据采集处理，电源及控制系统提供激光器及探测器的电源以及探测控制的 逻辑时序及触发信号。本实用新型针对蔬菜及食品中金属元素含量无快速、实时分析的手段，利用光学 检测技术实现蔬菜及食品中金属元素含量的激光等离子体光谱测量，通过光谱分析处理实 现蔬菜及食品中金属元素含量的快速、原位、实时测量，并用于跟踪研究不同种类蔬菜对各 种不同金属元素的吸收、富集效应。本实用新型以光纤进行光源发射与蔬菜、食品激光等离子体光谱信号的接收传 输，有效地避免了外界环境对测量光谱信号的影响，采用微型光谱仪及全固化脉冲固体激 光作为发射光源和光谱检测装置，并以便携式计算机作为信号控制、数据采集及分析显示 终端，大大减少了系统体积，使系统结构紧凑、便于携带，适用于各种蔬菜、水果及食品中金 属元素的快速分类测量及各元素含量的定性与定量分析，并可用于跟踪研究不同种类蔬菜 对各种不同金属元素的吸收、富集效应。使用本实用新型时，被分析样品无需采集，避免了传统的手动采样以及分析前预 处理及实验室分析，可以直接在活体蔬菜(蔬菜茎、叶、果实等)或食品上进行测量分析，减 少了样品的采集、制备及预处理工序，避免了样品的二次污染等问题，并能够实时给出分析结果。本实用新型有地实现了蔬菜及食品中含金属元素的定量测量研究。系统性能指标 如表1指标。表1便携式蔬菜、食品金属元素检测装置性指标 本实用新型的优点是该实用新型不仅能够用于蔬菜、食品中金属元素含量的快速、原位、实时测量，而 且可以用于跟踪研究不同种类蔬菜对各种不同金属元素的吸收、富集效应。对研究重金属 污染对蔬菜生长发育的影响以及蔬菜受重金属污染后的生理生化效应具有重要应用价值， 为蔬菜重金属污染途径控制及制定决策提供科学依据。
图1为本实用新型组成及原理框图。图2是光纤耦合光路图。
具体实施方式
便携式蔬菜、食品金属元素检测系统，包括有激光器、收发耦合透镜组以及光谱 仪，激光器输出端安装有发射耦合透镜组，发射耦合透镜组输出端通过发射光纤与收发耦 合透镜组的入光端连接；所述光谱仪的入光端连接有接收光纤，接收光纤的另一端接入收 发耦合透镜组的入光端；光谱仪分光输出端安装有探测器，探测器的信号输出端接入数据 采集和处理系统；包括有电源及计算机控制系统，电源及控制系统提供激光器及探测器的 电源以及探测控制的逻辑时序及触发信号；所述发射耦合透镜组是由排在一体的凸镜和凹 镜、一个凹镜组成；所述的收发耦合透镜组是由一个发射耦合透镜组合一个凸镜组成。[0021] 激光器发出的激光经发射耦合透镜组耦合至发射光纤，由收发耦合透镜组进行激 光发射与激光等离子体信号的接收，接收到的等离子体信号经接收光纤传输至光谱仪进行 分光，由探测器进行光电信号的转换，然后进入数据采集与处理系统进行数据采集处理，电 源及控制系统提供激光器及探测器的电源以及探测控制的逻辑时序及触发信号。
权利要求便携式蔬菜、食品金属元素检测系统，其特征在于包括有激光器、收发耦合透镜组以及光谱仪，激光器输出端安装有发射耦合透镜组，发射耦合透镜组输出端通过发射光纤与收发耦合透镜组的入光端连接；所述光谱仪的入光端连接有接收光纤，接收光纤的另一端接入收发耦合透镜组的入光端；光谱仪分光输出端安装有探测器，探测器的信号输出端接入数据采集和处理系统；包括有电源及计算机控制系统，电源及控制系统提供激光器及探测器的电源以及探测控制的逻辑时序及触发信号；所述发射耦合透镜组是由排在一体的凸镜和凹镜、一个凹镜组成；所述的收发耦合透镜组是由一个发射耦合透镜组合一个凸镜组成。
专利摘要本实用新型公开了便携式蔬菜、食品金属元素检测系统，包括有激光器，激光器输出端安装有发射耦合透镜组，发射耦合透镜组输出端通过发射光纤与收发耦合透镜组的入光端连接；有光谱仪的入光端连接有接收光纤，接收光纤另一端接入收发耦合透镜组的入光端；光谱仪分光输出端安装有探测器，探测器的信号输出端接入数据采集和处理系统。本实用新型用于跟踪研究不同种类蔬菜对各种不同金属元素的吸收、富集效应。对研究重金属污染对蔬菜生长发育的影响以及蔬菜受重金属污染后的生理生化效应具有重要应用价值，为蔬菜重金属污染途径控制及制定决策提供科学依据。
文档编号G01N21/63GK201594075SQ200920180049
公开日2010年9月29日 申请日期2009年10月23日 优先权日2009年10月23日
发明者唐怀民, 张志强 申请人:唐怀民;张志强