一种数码光度法测量水样中微量金属元素的装置的制作方法

本实用新型涉及化学分析设备技术领域，具体是一种数码光度法测量水样中微量金属元素的装置。

背景技术：

随着工业和科学技术的发展，化学物质对饮用水的污染越来越引起人们的关注，水中金属离子超标时，对人体神经系统、血液均有不良影响，我国卫生标准对生活饮用水中金属元素的含量均有严格限制。

目前用于微量与痕量金属元素测定的主要方法是原子吸收光谱法与分光光度法，上述两种方法主要存在的问题是：1.需要大型的分析仪器；2.试样预处理、检测分析的操作步骤繁琐复杂，不适合携带和现场分析，而将环境水样带回实验室测量也极不方便。因此，建立高灵敏度、快速测定水体中金属元素含量的新方法非常有必要，寻找一种试样消耗少，环境友好的样品前处理方法及简单快速的分析仪器是近年来的研究热点。

数码光度法是近年来测量水样中微量元素的一种新方法，它是基于CCD电荷耦合器件记录影像，利用RGB三基色原理来表达任何一种颜色的原理制成的。水样中的某些金属离子在加入相应的显色剂之后，在适当的显色条件下，会生成带有颜色的金属络合物。数码光度法就是先建立待测元素的标准色斑（灰度）图像，制作标准曲线，然后在待测水样中加入显色剂与水样中的金属离子显色之后在硅胶板或滤纸片上进行点样，利用数码相机收集硅胶板或滤纸片上试样的颜色后与标准色斑图像进行比对，由软件自动分析出环境水样中金属元素的含量。但是这种方法存在以下问题：1.环境水样中的金属元素含量很少，即使加入显色剂，水样的颜色变化也并不大，在试样颜色采集及与标准色斑图像进行比对时存在较大误差；2.在自然光下利用数码相机拍照记录影像受到外界环境杂散光的影响较大，容易造成图像灰度测量误差。因此，研发一种操作快速简单，测量准确，并且能够现场快速测量水样中微量金属元素的装置很有意义。

技术实现要素：

本实用新型的目的就是针对现有测量水样中微量金属元素的装置存在仪器过大不方便携带，且试样前处理、检测分析步骤繁琐，不适合现场测量和分析的问题，提供一种数码光度法测量水样中微量金属元素的装置。

本实用新型的技术方案是：一种数码光度法测量水样中微量金属元素的装置，具有盒体，特别是：在盒体内部一侧装有荧光灯管，荧光灯管外部套装有灯罩，灯罩上沿着荧光灯管的长度方向开设有长条形窗口，长条形窗口上装有活动盖板，活动盖板调整长条形窗口的开口角度为30-60°；在盒体内相对荧光灯管的另一侧还装有照度计探头，照度计探头通过导线外接照度计显示器；所述盒体的顶板为透明顶板，盒体上与荧光灯管相对的一侧侧板为透明侧板，盒体的其他三块侧板及底板均为不透光材质制成；在所述盒体的透明顶板上设有样品区，样品区正上方上部通过支架固定有拍照板，拍照板上开有拍照孔，手机或数码相机的摄像头通过拍照孔进行图像采集。

本实用新型中所述活动盖板两侧通过销轴与灯罩铰接，销轴伸出盒体外部并设有手柄，通过手柄旋转即可实现活动盖板的转动，进而实现灯罩上长条形窗口的开口角度，给数码相机拍照提供所需要求的光照条件。当然本实用新型中灯罩上的活动盖板还可以采用其他结构，只要能够实现活动盖板的旋转即可。

本实用新型中所述透明侧板外部装有试管支架，试管支架上设有3-8个试管孔。在透明侧板外部安装试管支架，可以提供一种简易的半定量比色分析装置。

本实用新型中所述拍照板与盒体透明顶板之间的距离为10-20cm。将拍照板与盒体透明顶板之间的距离固定，可以有效避免每次图像采集时存在成像大小的误差。

本实用新型中所述不透光材质为塑料材质或金属材质，优先选用黑色塑料或金属材质。当然也可以采用其他材质，只要符合不透光，不反光，不给图像采集带来环境杂光的要求即可。

本实用新型中所述盒体的长度×宽度×高度=20cm×20cm×15cm。当然盒体的长、宽、高不是固定的，而是可根据需要进行调整的。

使用本实用新型装置测量时，可以采用分散液液微萃取技术，来进行试样中金属络合物的富集与分离，提高检测结果的准确度和精密度。

分散液液微萃取(Dispersive liquid-liquid microextraction, DLLME)是2006年由Assadi等提出的一种新型样品前处理技术，它相当于微型化的液液萃取，是基于目标分析物在样品溶液和小体积的萃取剂之间的平衡分配过程。分散液液微萃取集采样、萃取、和浓缩于一体，避免了固相微萃取中可能存在的交叉污染问题，具有操作简单快速、成本低、富集倍数高且对环境友好等诸多优点，在痕量分析领域有广泛的应用前景。

使用本实用新型装置进行水样中微量金属元素测量的方法是：

1.采用分散液液微萃取技术，分别制作各金属元素不同浓度显色的标准色斑（灰度）图像，并制作出标准曲线；

2.打开本实用新型的数码光度法装置的荧光灯、照度仪，调节长条形窗口的开口角度，准备好干净的硅胶板或滤纸片，备用；

3.取待测水样，加入显色剂，利用分散液液微萃取技术进行金属离子富集；

4.利用微量移液枪吸取准确体积的步骤3中的富集相，在硅胶板或滤纸片上进行点样；

5.将点样好的硅胶板或滤纸片放在本实用新型装置的样品区，将手机或数码相机放在拍照板上，并将摄像头对准拍照孔进行拍照；

6.将手机或数码相机采集到的图像传到分析软件中进行分析，即可得出待测水样中待测金属离子的含量；

7.不需要精确分析时，可以利用透明侧板外部的试管支架，在试管支架中装入标准溶液和待测溶液，进行半定量比色分析。

本实用新型装置的荧光灯及照度仪提供了标准照度，克服了原有数码光度法装置存在环境杂散光对成像像素数值的影响，采用手机、数码相机或扫描仪扫描色块获得样斑图像，然后从不同浓度显色样品的圆形样斑图像中截取与标准色斑图像同一面积的方形色斑，成像斑点的灰度值与金属离子的浓度成正比，有效避免了点样量体积不一致所产生的色斑面积不一致，以及色斑边缘与色斑中心像素不一致所导致的测试结果误差，提高了准确度和精密度，更适合现场快速检测。

本实用新型结构简单，使用方便，尤其适用于环境水样中金属离子的样品前处理与快速分析测定，可以利用手机或数码相机的无线传输功能实现现场测定数据，远程处理与传输，快速得到检测数据的目的。

附图说明

图1是本实用新型的主视结构示意图；

图2是本实用新型活动盖板的结构示意图；

图中，1—盒体，2—荧光灯管，3—灯罩，4—长条形窗口，5—活动盖板，6—照度计探头，7—照度计显示器，8—透明顶板，9—透明侧板，10—样品区，11—支架，12—拍照板，13—拍照孔，14—手机或数码相机，15—销轴，16—手柄，17—试管支架，18—试管孔。

具体实施方式

实施例1

参见图1，本实用新型的技术方案是：一种数码光度法测量水样中微量金属元素的装置，具有盒体1，特别是：在盒体1内部一侧装有荧光灯管2，荧光灯管2外部套装有灯罩3，灯罩3上沿着荧光灯管2的长度方向开设有长条形窗口4，长条形窗口4上装有活动盖板5，活动盖板5调整长条形窗口4的开口角度为30-60°；在盒体1内相对荧光灯管2的另一侧还装有照度计探头6，照度计探头6通过导线外接照度计显示器7；所述盒体1的顶板为透明顶板8，盒体1上与荧光灯管2相对的一侧侧板为透明侧板9，盒体的其他三块侧板及底板均为不透光材质制成；在所述盒体1的透明顶板8上设有样品区10，样品区10正上方通过支架11固定有拍照板12，拍照板12上开有拍照孔13，手机或数码相机14的摄像头通过拍照孔13进行图像采集。

参见图2，本实施例中所述活动盖板5两侧通过销轴15与灯罩3铰接，销轴15伸出盒体1外部并设有手柄16。

本实施例中所述透明侧板8外部装有试管支架17，试管支架17上设有3-8个试管孔18，本实施例中具体为6个试管孔。

本实施例中所述拍照板12与盒体透明顶板8之间的距离为10-20cm，本实施例中具体为15cm。

本实施例中所述不透光材质为塑料材质或金属材质，本实施例中具体为黑色金属材质。

本实施例中所述盒体1的长度×宽度×高度=20cm×20cm×15cm。