一种提高激光诱导水体重金属检测信号稳定性的装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种提高激光诱导水体重金属检测信号稳定性的装置，包括YAG激光器、透镜、光纤探头、光谱仪、小型电风扇、水体样品池和计算机，其特征在于，YAG激光器输出的激光束入射方向与样品池的垂直方向成45°，小型电风扇水平放置并位于光纤探头下方偏后5-10cm的位置，气流中心的水平高度高出液体表面约25mm。YAG激光器输出的激光束，其入射方向位于光纤探头的上方。该装置通过调整了激光束的入射角度并借助小型电风扇产生气流的作用，有效的改善了由于水体溅射和水波对光谱信号的影响，提高了检测信号的稳定性。
【专利说明】一种提高激光诱导水体重金属检测信号稳定性的装置
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于原子发射光谱领域，涉及光谱检测技术，尤其涉及到一种提高激 光诱导水体重金属检测信号稳定性的装置。
【背景技术】
[0002] 水是人类生存不可缺少的生命物质，是人体中最重要的物质，约占体重的70%，被 喻为"生命之源"。水质的优劣将直接影响到经济的发展、人体的健康乃致人类的生存。水 质污染是指进入水体中的重金属的含量超过了水体的自净能力，使水质受到损害，从而导 致对水体正常使用功能的干扰、破坏。造成水资源可利用性的降低，甚至丧失。水体中的有 害污染物一旦通过消化道或皮肤进入人体，会破坏机体正常的生理功能，危害健康。水质污 染还会影响工业、农业、渔业的正常生产，对生态环境造成破坏。因此对水体中的有害污染 物，特别是重金属的检测显得尤其重要。
[0003] 目前，水体中重金属检测通常采用的方法有原子吸收分光光度法、原子荧光光 度法（AFS)、电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-AES)、电感耦合等离子体质谱法 (ICP-MS)和电化学分析法等一些方法。这些方法是都需要附加试剂对样品成分进行分离或 者富集处理，从而造成了大量繁琐的操作过程和漫长的检测时间，而且，这些方法一般都需 要取样，无法实现原位的检测。因此，建立一套快速、实时、可多元素同时检测的水体中重金 属的检测技术，对于当前的社会需求有着重要的实际意义。
[0004] 激光诱导击穿光谱技术（LIBS)是一种近年来发展迅速的原子光谱分析技术。这 种技术，由于允许快速、多元素实时在线检测以及无需样品的制备，因此在水体重金属的检 测中有着广泛的应用前景。
[0005] 但是，目前激光诱导击穿光谱技术应用于水体污染物的检测存在以下缺陷：第一： 激光垂直聚焦于样品表面，引起水体溅射，严重影响了光谱信号的收集，污染光学元件，导 致测量信号重复性差；第二：由于高能量的激光作用于水体表面上，容易引起液面波动，导 致信号的稳定性低。这些不足制约着LIBS在水体检测中的进一步发展和广泛的应用。 实用新型内容
[0006] 针对上述现有技术中存在的缺陷，本实用新型提出了一种提高激光诱导水体重金 属检测信号稳定性的装置。该装置调整了激光束的入射角度并借助小型电风产生的气流， 有效的改善了由于水体溅射对光学器件的污染和对信号稳定性的影响，同时采用低重复频 率激光器，消除水波对信号稳定性的影响。
[0007] 本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案如下：
[0008] -种提高激光诱导水体重金属检测信号稳定性的装置，包括YAG激光器（1)、平面 反射镜（2)、聚焦透镜（3)、光纤探头（4)、水体样品池（5)、小型电风扇￠)、光谱仪（7)和计 算机（8)，其特征在于，调节平面反射镜（2)，使得YAG激光器（1)输出的激光束经平面反射 镜⑵反射后通过聚焦透镜⑶与水体样品池（5)的垂直方向成45°入射到水体表面，激 光诱导产生的光谱由光纤探头（4)收集，小型电风扇（6)的气流迎着水体样品池（5)由光 纤探头（4)的这侧吹向另一侧，光纤探头（4)将收集到的光谱通过光纤耦合到光谱仪（7) 中，光谱仪（7)将数据进一步传输到计算机（8)中进行分析。
[0009] 所述的小型电风扇（6)，水平摆放并位于光纤探头下方偏后5-lOcm的位置，小型 电风扇（6)气流中心的水平高度高出液体表面2. 5cm，与光纤探头顶端高度相当。
[0010] 所述的YAG激光器（1)，其激光光束入射方向位于光纤探头（4)的正上方，激光重 复频率为〇. 5Hz。 toon] 与传统的激光诱导液体重金属光谱的检测装置相比，本实用新型具有的有益效果 是：
[0012] 本实用新型改传统的激光垂直入射液体样品表面的方式为与垂直方向成45°入 射，使得由原来垂直入射造成的液体四面方向的溅射变成液体大部分沿着激光入射方向的 另一侧溅射，将光纤探头、激光束和小型电风扇三者置于水体样品池的同一侧，减小了液体 溅射到光纤的探头和激光聚焦透镜上，提高光谱信号的稳定性，利用气流的作用再次减少 小部分液体溅射对光纤探头和聚焦透镜的影响，从两个方面减少液体溅射对信号稳定性的 影响，有效的提高了检测精度。另一方面采用低重复频率激光，使得激光轰击在水体表面产 生的水波在后续激光轰击前得以消失，水体表面复归平静，有利于信号的稳定性，提高检测 精度。
【专利附图】
【附图说明】
[0013] 图1为本实用新型一种提高激光诱导水体重金属检测信号稳定性的装置。
[0014] 附图标识：脉冲激光器（1)、平面发射镜（2)、聚焦透镜（3)、光纤探头（4)、液体样 品池（5)、小型电风扇（6)、光谱仪（7)、计算机（8)。
【具体实施方式】
[0015] 以下结合附图对本实用新型作进一步的说明。
[0016] 一种提高激光诱导水体重金属检测信号稳定性的装置，包括以下步骤：
[0017] 第一步：将液体样品池（5)水平静置，开启小型电风扇￠)，调节风扇，使之位于光 纤探头（4)下方偏后5-10cm的位置，同时，小型电风扇（6)气流中心的水平高度高出液体 表面2. 5cm，与光纤探头（4)顶端高度相当，使得气流的作用不会引起液体表面的波动。
[0018] 第二步：打开脉冲激光器（1)，产生的激光束由平面反射镜（2)反射后经过聚焦透 镜（3)与液体样品池（5)垂直方向成45°聚焦于液体样品池（5)，使得由于激光作用导致 的液体溅射更多沿着激光束入射的另一方向散开。
[0019] 第三步：光纤探头（4)位于激光束和小型风扇之间，激光诱导液体产生的等离子 体由的光纤探头（4)收集。
[0020] 第四步：光纤探头⑷收集得到的光谱传输到光谱仪（7)，光谱仪（7)将实验数据 送入计算机（8)进行处理和分析。
[0021] 以上所述仅为本实用新型的具体实施例，但本实用新型的技术特征并不局限于 此，任何本领域的技术人员在本实用新型的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本实用新 型的专利范围之中。
【权利要求】
1. 一种提高激光诱导水体重金属检测信号稳定性的装置，包括YAG激光器（1)、平面反 射镜（2)、聚焦透镜（3)、光纤探头（4)、水体样品池（5)、小型电风扇￠)、光谱仪（7)和计算 机（8)，其特征在于，调节平面反射镜（2)，使得YAG激光器（1)输出的激光束经平面反射镜 (2)反射后通过聚焦透镜（3)与水体样品池（5)的垂直方向成45°入射到水体表面，激光 诱导产生的光谱由光纤探头（4)收集，小型电风扇￠)的气流迎着水体样品池（5)由光纤 探头（4)的这侧吹向另一侧，光纤探头（4)将收集到的光谱通过光纤耦合到光谱仪（7)中， 光谱仪（7)将数据进一步传输到计算机（8)中进行分析。
2. 根据权利要求1所述的一种提高激光诱导水体重金属检测信号稳定性的装置，其特 征在于，所述的小型电风扇￠)，水平摆放并位于光纤探头下方偏后5-lOcm的位置，小型电 风扇（6)气流中心的水平高度高出液体表面2. 5cm，与光纤探头顶端高度相当。
3. 根据权利要求1所述的一种提高激光诱导水体重金属检测信号稳定性的装置，其特 征在于，所述的YAG激光器（1)，其激光光束入射方向位于光纤探头（4)的正上方，激光重复 频率为〇. 5Hz。
【文档编号】G01N21/63GK203908949SQ201420346146
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年6月20日 优先权日:2014年6月20日
【发明者】周卫东, 苏雪娇 申请人:浙江师范大学