土壤重金属检测设备的制作方法

本实用新型涉及土壤检测技术领域，具体而言，涉及一种土壤重金属检测设备。

背景技术：

土壤既是自然环境的构成要素，又是农业生产最重要的自然资源。随着城市化及工业化进程的迅速发展，重金属元素通过污水灌溉、大气烟尘沉降等途径进入土壤。这些重金属元素因不被微生物降解，容易富集，造成了土壤重金属污染。此外，土壤中的重金属元素可通过植物吸收、动物富集进入食物链，给农产品的质量安全造成巨大隐患，危害公众健康。因此，对土壤中的重金属进行监测，将成为我国环境保护和农业生产的重要工作。

相关技术中的土壤重金属检测方法为消解+大型光谱仪器分析。消解即通过强酸将土壤样品溶解，然后将消解液中的金属元素用原子吸收(AAS)、石墨炉原子吸收(GF-AAS)、等离子体光谱(ICP-OES)或等离子质谱(ICP-MS)等方法进行测定。该方法虽然具有较高的准确度和精密度，但存在样品前处理步骤繁琐、时间长、费用高、消解过程操作危险且废液的污染巨大等问题。

技术实现要素：

本实用新型旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。为此，本实用新型提出一种土壤重金属检测设备，该土壤重金属检测设备能够现场对土壤进行定性和定量分析，具有检测速度快、准确性高等优点。

为实现上述目的，本实用新型提出一种土壤重金属检测设备，所述土壤重金属检测设备包括：支架；定性分析台，所述定性分析台设在所述支架上，所述定性分析台的至少一部分可透过X光；定量分析台，所述定量分析台的至少一部分可透过X光，所述定量分析台可拆卸地设在所述定性分析台上，所述定量分析台从所述定性分析台上拆卸后，所述定性分析台上适于放置土壤样品；旋转台，所述旋转台可旋转地设在所述定量分析台上，所述旋转台的至少一部分可透过X光，所述旋转台上适于放置土壤样品；XRF检测装置，所述XRF检测装置可拆卸地设在所述定性分析台的下方且所述XRF检测装置适于通过所述定性分析台、所述定量分析台和所述旋转台照射所述旋转台上的土壤样品。

根据本实用新型的土壤重金属检测设备，能够现场对土壤进行定性和定量分析，具有检测速度快、准确性高等优点。

另外，根据本实用新型的土壤重金属检测设备还可以具有如下附加的技术特征：

所述定性分析台为金属件且所述定性分析台上设有过孔。

所述定量分析台为塑料件且所述定量分析台上设有凹槽，所述旋转台可旋转地配合在所述凹槽内。

所述土壤重金属检测设备还包括电机，所述电机设在所述定量分析台内且与所述旋转台传动连接。

所述定量分析台和所述定性分析台中的一个上设有磁性件且另一个上设有铁磁件，所述定量分析台放置在所述定性分析台上时，所述磁性件吸附所述铁磁件。

所述XRF检测装置包括：控制器；X射线发射装置，所述X射线发射装置与所述控制器通讯且位于所述定性分析台下方；导光装置，所述导光装置设在所述X光发射装置与所述定性分析台之间，所述X射线发射装置适于通过所述导光装置、所述定性分析台、所述定量分析台和所述旋转台照射所述旋转台上的土壤样品；硅漂移探测器，所述硅漂移探测器设在所述定性分析台下方且与所述控制器通讯。

所述XRF检测装置还包括显控板，所述显控板与所述控制器通讯以通过所述显控板显示所述硅漂移探测器的检测值。

所述土壤重金属检测设备还包括用于盛放土壤样品的制样皿，所述制样皿适于放置在所述旋转台上。

所述制样皿包括：皿内环；皿外环，所述皿外环套设在所述皿内环外；皿膜，所述皿膜的一部分封盖所述皿内环的下端面且另一部分夹持在所述皿内环和所述皿外环之间。

所述土壤重金属检测设备还包括防辐射盖，所述防辐射盖在罩设所述定量分析台的罩设位置和露出所述定量分析台的敞开位置之间可翻转地设在所述定量分析台上。

所述土壤重金属检测设备还包括闭合检测装置，所述防辐射盖在所述罩设位置时，所述闭合检测装置导通所述XRF检测装置与电源的连接，所述防辐射盖在所述敞开位置与所述闭合位置之间以及所述敞开位置时，所述闭合检测装置断开所述XRF检测装置与电源的连接。

所述支架包括多个长度可调的支撑脚。

附图说明

图1是根据本实用新型实施例的土壤重金属检测设备的结构示意图。

图2是根据本实用新型实施例的土壤重金属检测设备的制样皿的爆炸图。

附图标记：土壤重金属检测设备1、支撑脚110、定性分析台200、定量分析台300、磁性件310、旋转台400、XRF检测装置500、显控板510、防辐射盖600、制样皿700、皿外环710、皿内环720、皿膜730。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

下面参考附图描述根据本实用新型实施例的土壤重金属检测设备1。

如图1和图2所示，根据本实用新型实施例的土壤重金属检测设备1包括支架、定性分析台200、定量分析台300、旋转台400和XRF(X射线荧光光谱分析)检测装置500。

定性分析台200设在所述支架上，定性分析台200的至少一部分可透过X光。定量分析台300的至少一部分可透过X光，定量分析台300可拆卸地设在定性分析台200上，定量分析台300从定性分析台200上拆卸后，定性分析台200上适于放置土壤样品。旋转台400可旋转地设在定量分析台300，旋转台400的至少一部分可透过X光，旋转台400上适于放置土壤样品。XRF检测装置500可拆卸地设在定性分析台200的下方且XRF检测装置500适于通过定性分析台200、定量分析台300和旋转台400照射旋转台400上的土壤样品。

下面参考图1描述根据本实用新型实施例的土壤重金属检测设备1的操作过程。

在对土壤中的重金属进行定性分析时，首先将定量分析台300从定性分析台200上拆卸下来，并将XRF检测装置500从定性分析台200上拆卸下来。之后采集土壤样品并放置在定性分析台200上，手持XRF检测装置500在定性分析台200的上方照射并检测土壤样品。

在对土壤中的重金属进行定量分析时，将定量分析台300安装在定性分析台200上，并将XRF检测装置500安装在定性分析台200下方。之后采集土壤样品并放置在旋转台400上，使XRF检测装置500通过定性分析台200、定量分析台300和旋转台400照射并检测旋转台400上的土壤样品，在检测过程中，使旋转台400旋转从而带动旋转台400上的土壤样品进行旋转。

根据本实用新型实施例的土壤重金属检测设备1，通过设置XRF检测装置500，可以利用X射线荧光光谱分析技术对土壤样品进行检测和分析，相比相关技术中采用大型光谱分析仪对土壤样品进行分析的方式，不仅可以省去对土壤进行消解的过程，以提高对土壤样品的分析速度，而且可以使土壤重金属检测设备1具有较大的元素检测范围，从而使土壤重金属检测设备1能够实现现场快速检测。

并且，通过将定量分析台300可拆卸地设在定性分析台200上，并将XRF检测装置500可拆卸地设在定性分析台200的下方。这样在需要对土壤中重金属进行定性分析时，可以将定量分析台300和XRF检测装置500均拆卸下来，将土壤样品放置在定性分析台200上并手持XRF检测装置500对土壤进行分析，可以便于在定性分析台200上放置更多的土壤样品，以便于保证具有足够的土壤样品进行定性分析，便于检测出土壤中的全部重金属成分；在需要对土壤中的重金属进行定量分析时，可以将定量分析台300安装在定性分析台200上，并将XRF检测装置500安装在定性分析台200的下方，使XRF检测装置500从下方通过定性分析台200、定量分析台300和旋转台400照射旋转台400上的土壤样品，由于定量分析时间较长，可以避免用户手持XRF检测装置500长时间进行操作，而且可以使XRF检测装置500在检测时保持稳定，提高检测结果的准确性。

此外，通过设置旋转台400，使旋转台400可转动地设在定量分析台300上，可以在对土壤样品进行定量分析时，将样品放置在旋转台400上，并使旋转台400进行旋转，使土壤样品能够随旋转台400一同旋转。由此可以便于X射线完全照射整个土壤样品的表面，避免土壤分布不均导致的测量误差，从而可以使测量结果更加精确。

因此，根据本实用新型实施例的土壤重金属检测设备1能够现场对土壤进行定性和定量分析，具有检测速度快、准确性高等优点。

下面参考附图描述根据本实用新型具体实施例的土壤重金属检测设备1。

在本实用新型的一些具体实施例中，如图1和图2所示，根据本实用新型实施例的土壤重金属检测设备1包括支架、定性分析台200、定量分析台300、旋转台400和XRF(X射线荧光光谱分析)检测装置500。

定性分析台200为金属件且定性分析台200上设有过孔。具体而言，XRF检测装置500的光线出口与所述过孔在竖直方向上相对。这样可以使定性分析台200具有足够的强度，而且可以使定性分析台200能够通过所述过孔透过X光，从而便于XRF检测装置500对样品进行检测。

具体地，如图1所示，定量分析台300为塑料件且定量分析台300上设有凹槽，旋转台400可旋转地配合在所述凹槽内。具体而言，所述凹槽在竖直方向上与所述过孔相对。这样不仅可以减少定量分析台300的厚度以降低定量分析台300对X光的影响，使XRF检测装置500更易通过定量分析台300照射土壤样品，而且可以便于旋转台400的设置。

更为具体地，土壤重金属检测设备1还包括电机，所述电机设在定量分析台300内且与旋转台400传动连接。这样可以利用所述电机带动旋转台400进行转动，省去操作人员手动转动旋转台400的过程，便于旋转台400的转动，而且可以使操作人员无需在进行定量分析时操作旋转台400，避免辐射对操作人员的健康造成影响。

可选地，如图1所示，定量分析台300和定性分析台200中的一个上设有磁性件310且另一个上设有铁磁件，定量分析台300放置在定性分析台200上时，磁性件310吸附所述铁磁件。这样可以实现将定量分析台300可拆卸地设在定性分析台200上，而且可以省去在定性分析台200和定量分析台300安装螺钉等其他连接结构的过程。

具体而言，定性分析台200可以整体为铁磁件。

在本实用新型的一个具体示例中，XRF检测装置500包括控制器、X射线发射装置、导光装置和硅漂移探测器。所述X射线发射装置与所述控制器通讯且位于定性分析台200下方。所述导光装置设在所述X光发射装置与所述定性分析台之间，所述X射线发射装置适于通过所述导光装置、定性分析台200、定量分析台300和旋转台400照射旋转台400上的土壤样品。所述硅漂移探测器设在定性分析台200下方且与所述控制器通讯。这样可以利用X光发射装置照射土壤样品，利用所述导光装置对X光发射装置发出的光线进行引导，利用所述硅漂移探测器探测荧光特征线和散射X射线，利用控制器分析所述硅漂移探测器的检测结果，从而实现对土壤样品的定量和定性检测。

具体而言，所述X射线发射装置可以具有多个激发能带的单色光光路，这样可以降低背景干扰，降低土壤中重金属的最低检出浓度，提高土壤重金属检测设备1的灵敏度。更为具体地，所述X射线发射装置可以具有高、中、低三种不同能量的单色光，以便于对各个能带中的元素检测和量化。

所述导光装置包括多个光学器件，多个光学器件可以构造成能够同时捕获所述X射线发射装置发出的轫致能量，每条能量线均来自各自的点聚焦单色光学器件，使元素能够低背景激发。

所述控制器可以控制XRF检测装置500以三种不同的分析模式运行，包括：对难以用X射线荧光法准确测定浓度的重金属元素(如Hg、Cd)，采用5～10min的长时间分析模式；对较难测试的重金属元素(如As、Cr)，采用1～5min的分析模式；对于其它X射线荧光法能较好测定的重金属元素以及对土壤样品进行定性分析时，采用0.5～1min的分析模式。

可选地，XRF检测装置500还包括枪型壳体，所述X射线发射装置、所述导光装置和所述硅漂移探测器设在所述枪型壳体内，所述枪型壳体可拆卸地设在所述定性分析台200的下方。

具体而言，定性分析台200的下方可以设有用于固定XRF检测装置500的固定扣。

有利地，如图1所示，XRF检测装置500还包括显控板510，显控板510与所述控制器通讯以通过显控板510显示所述硅漂移探测器的检测值。这样不仅可以便于用户对XRF检测装置500进行操作，而且可以通过显控板510显示检测结果，以便于现场直观判断土壤中的重金属含量。

进一步地，XRF检测装置500还可以包括摄像装置，所述摄像装置与所述显控板和所述控制器通讯。这样可以便于操作人员判断XRF检测装置500与土壤样品之间的距离以便保证测试结果准确可靠。

具体而言，显控板510可以与所述壳体通过导线连接，显控板510可拆卸地设在所述支架上。所述控制器可以在显控板510上显示不同颜色以区分土壤中不同重金属元素的浓度。这样可以使检测结果一目了然，清晰易懂，有效降低了对仪器操作人员的专业要求，使操作人员无需专门培训即可上岗。

更为具体地，显控板510上可以具有电池电量显示区域、注销按钮、摄像按钮、摄像显示区域、测试分析开始按钮。

注销按钮是为仪器退出测试程序而设计的，目的是防止长时间不使用仪器时泄露测试数据。摄像按钮用于控制所述摄像装置。测试分析开始按钮用于控制XRF检测装置500开始进行测试。

显控板510还可以具有测试参数设定按钮、这样可以在测试前对测试参数进行调整。

图1和图2示出了根据本实用新型一个具体示例的土壤重金属检测设备1。如图1和图2所示，土壤重金属检测设备1还包括用于盛放土壤样品的制样皿700，制样皿700适于放置在旋转台400上。这样不仅可以便于将土壤样品放置在旋转台400上，而且可以便于带动土壤样品一同旋转。

具体地，如图2所示，制样皿700包括皿外环710、皿内环720和皿膜730。皿外环710套设在皿内环720外。皿膜730的一部分封盖皿内环720的下端面且另一部分夹持在皿内环720和皿外环710之间。具体而言，在制备土壤样品时，先将皿膜730放置在皿外环710和皿内环720之间，稍微按压皿外环710和皿内环720，使皿膜730被固定在皿外环710和皿内环720之间，之后将制样皿700被皿膜730封盖的一端朝下放置，将土壤轻轻的放置在制样皿700中，装填1～5mm厚的土壤后，将含有土壤的制样皿700轻轻压实，最后将装有土壤样品的制样皿700放置于旋转台400上。这样可以规范土壤样品测试的操作流程，显著降低操作人员因操作不当导致的测试误差，满足了土壤样品定量分析的测试要求。

图1示出了根据本实用新型一个具体示例的土壤重金属检测设备1。如图1所示，土壤重金属检测设备1还包括防辐射盖600，防辐射盖600在罩设定量分析台300的罩设位置和露出定量分析台300的敞开位置之间可翻转地设在定量分析台300上。这样可以在进行定量分析时，利用防辐射盖600照射定量分析台300，防止X射线溢出，避免X射线对人体造成伤害。

有利地，土壤重金属检测设备1还包括闭合检测装置，防辐射盖600在所述罩设位置时，所述闭合检测装置导通XRF检测装置500与电源的连接，防辐射盖600在所述敞开位置与所述闭合位置之间以及所述敞开位置时，所述闭合检测装置断开XRF检测装置500与电源的连接。这样只有在防辐射盖600完全闭合后XRF检测装置500才能够与电源接通从而发射X射线，由此可以进一步避免X射线影响操作人员的身体健康。

具体地，如图1所示，所述支架包括多个长度可调的支撑脚110。具体而言，支撑脚110可以为3个。换言之，所述支架可以为三脚架。这样不仅可以为XRF检测装置500提供良好的稳定性，而且可以解放现场测试人员的双手，节省体力，提高工作效率。

更为具体地，所述支架的高度调节范围为1～1.5m。

发明人通过实验测试结果表明，本根据实用新型实施例的土壤重金属检测设备1测试土壤中重金属元素具有较高的准确度和精密度，尤其是对低浓度的As、Cd、Hg、Pb、Ni具有较高的灵敏度。其中对镉、汞的分析下限浓度已能达到《展览会用地土壤环境质量评价标准》(HJ 350-2007)A级标准的要求。

根据本实用新型实施例的土壤重金属检测设备1的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。