一种射流取样式液体检测系统的制作方法

1.本实用新型涉及液体成分检测技术领域，具体是一种射流取样式液体检测系统。


背景技术：

2.libs是laser-induced breakdown spectroscopy(激光诱导击穿光谱学)的简称，该技术通过超短脉冲激光聚焦样品表面形成等离子体，利用光谱仪对等离子体发射光谱进行分析，以此来识别样品中的元素组成成分，进而可以进行材料的识别、分类、定性以及定量分析。
3.libs技术能够对固体、气体和液体样品进行分析，对固体和气体样品分析较为容易，但是激光对液体样品进行作用时，激光击打液面会造成液面波动，产生的等离子体受到波动液面的吸收致使其快速湮灭，而且直接击打液面也会发生溅射，污染镜片和实验设备。当激光作用水面以下时，水体在激光传播过程中会吸收大量能量，使激光能量严重损失，影响光谱强弱，进而影响光谱质量。使用木片吸附等将液体转化为固体检测的方法，解决了直接击穿水面的问题，但是需要对样品进行复杂预处理，耗时。液滴法必须保证激光脉冲准确击穿液滴，对libs系统时序要求较高，操作困难。
4.因此，针对以上现状，迫切需要开发一种射流取样式液体检测系统，以克服当前实际应用中的不足。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种射流取样式液体检测系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
7.一种射流取样式液体检测系统，包括激光发射模块、射流取样系统、光谱接收模块和控制系统，其中：
8.激光发射模块，用于向射流取样系统投射入射光；
9.射流取样系统，用于对被测液体进行取样，获得取样溶液，将取样溶液喷射形成液柱，液柱接收激光发射模块投射的入射光，折射形成出射光；
10.光谱接收模块，用于接收射流取样系统的出射光，对出射光进行光谱分析，探测被测液体的成分。
11.作为本实用新型进一步的方案：所述激光发射模块与射流取样系统连接，所述射流取样系统与光谱接收模块连接，所述控制系统与激光发射模块、光谱接收模块连接。
12.作为本实用新型进一步的方案：所述射流取样系统包括射流喷头、待测液容器和循环泵，所述循环泵的进液端与待测液容器的内部连通，循环泵的出液端与射流喷头的进液端连通。
13.作为本实用新型进一步的方案：所述射流喷头竖直设置且位于待测液容器的正上方，待测液容器上部开口，射流喷头的喷射口正对于待测液容器的开口处，射流喷头将被测
液体自上而下喷射进入待测液容器中。
14.作为本实用新型进一步的方案：所述射流喷头的喷口直径为1mm，射流喷头21处于氮气环境中。
15.作为本实用新型进一步的方案：所述激光发射模块(1)包括激光发射器和用于将激光发射器发出的光聚焦于液柱的聚焦透镜。
16.作为本实用新型进一步的方案：激光发射器发出的光经聚焦透镜汇聚后点落在液柱表面，且与射流喷头21之间相聚2mm。
17.作为本实用新型进一步的方案：所述光谱接收模块包括光谱仪和延迟发生器，所述光谱仪与延迟发生器连接。
18.一种射流取样式液体检测系统的检测方法，包括以下步骤：
19.s001、将激光发射模块、射流取样系统、光谱接收模块和控制系统进行组装，调整激光发射器发出的光经聚焦透镜汇聚后点的位置，使其落在液柱表面，且与射流喷头之间相聚2mm处；
20.s002、开启循环泵，射流喷头将待测液体喷射形成稳定的液柱后开启光谱仪，多次测量，采集得到n个被测液体的光谱信息；
21.s003、对n个被测液体的光谱信息进行光谱分析，得到被测液体中各液体成分的含量。
22.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型采用液体射流方式，把静止的液体变为流动的水柱，设置液体射流装置，由循环泵提供动力，将烧杯中的待测液容器回流到竖直喷管中，并由喷管下面的喷嘴竖直射出，利用液体重力和流动液体带来的挤压力使流动水柱尽量保持垂直，当激光烧蚀液体水柱时，保证击穿位置在水柱表面，在一定程度上避免了液体溅射，也提高了光谱信号采集的稳定性。
附图说明
23.图1为射流取样式液体检测系统的结构框图。
24.图2为射流取样式液体检测系统中射流取样系统的结构示意图。
具体实施方式
25.下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
26.下面详细描述本专利的实施例，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，仅用于解释本专利，而不能理解为对本专利的限制。
27.在本专利的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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专利和简化描述，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专利的限制。
28.在本专利的描述中，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”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。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
语在本专利中的具体含义。
29.请参阅图1～2，本实用新型实施例中，一种射流取样式液体检测系统，包括激光发射模块1、射流取样系统2、光谱接收模块3和控制系统4，所述激光发射模块1与射流取样系统2连接，所述射流取样系统2与光谱接收模块3连接，所述控制系统4与激光发射模块1、光谱接收模块3连接，其中：
30.激光发射模块1，用于向射流取样系统2投射入射光；
31.射流取样系统2，用于对被测液体进行取样，获得取样溶液，将取样溶液喷射形成液柱，液柱接收激光发射模块1投射的入射光，折射形成出射光；
32.光谱接收模块3，用于接收射流取样系统2的出射光，对出射光进行光谱分析，探测被测液体的成分。
33.在本实用新型实施例中，所述射流取样系统2包括射流喷头21、待测液容器22和循环泵23，所述射流喷头21竖直设置且位于待测液容器22的正上方，待测液容器22上部开口，射流喷头21的喷射口正对于待测液容器22的开口处，射流喷头21将被测液体自上而下喷射进入待测液容器22中，喷射时形成液柱；所述循环泵23的进液端与待测液容器22的内部连通，循环泵23的出液端与射流喷头21的进液端连通，循环泵23不断将被测液体从待测液容器22抽入喷流喷头21中形成循环，保持液柱的持续形成；
34.进一步的，在本实用新型实施例中，所述射流喷头21的喷口直径为1mm，射流喷头 21处于氮气环境中。
35.在本实用新型实施例中，需要说明的是，所述激光发射模块1包括激光发射器和用于将激光发射器发出的光聚焦于液柱的聚焦透镜，将光经过聚焦透镜后汇聚的点设为激光击穿点，进一步需要说明的是，激光击穿点可以在液柱的不同位置处，将激光击穿点深入液柱内部的距离设为l1，激光击穿点在液柱表面时，距离l1＝0，激光击穿点深入液柱内部时，距离l1＞0，激光击穿点远离液柱时，距离＜0，选取激光击穿点到水柱表面七个不同距离 (-3mm，-2mm，-1mm，0mm，1mm，2mm，3mm)作为实验点，通过对七个击穿点进行实验，验证不同击穿位置对光谱信号的影响，激光击穿点在液柱表面时，光谱信号最强；
36.进一步的，在本实用新型实施例中，还需要说明的是，将聚焦于液柱表面的激光击穿点定义为激光烧蚀点，设激光烧蚀点与射流喷头21之间的距离为l2，选取激光烧蚀点到射流喷头21之间的多个不同距离作为试验点，通过对多个烧蚀点进行试验，验证得到激光烧蚀点到距喷嘴2mm处相对标准偏差值最小；
37.综上所述，激光发射器发出的光经聚焦透镜汇聚后点落在液柱表面，且与射流喷头21 之间相聚2mm时最佳。
38.在本实用新型实施例中，所述光谱接收模块3包括光谱仪和延迟发生器，所述光谱仪与延迟发生器连接，延迟发生器实现整个过程的纳秒量级的时序控制(《10ns抖动,100ns 时间延迟步距调整)，使光谱仪在光谱稳定形成后开启。
39.所述射流取样式液体检测系统的检测方法，包括以下步骤：
40.s001、将激光发射模块、射流取样系统、光谱接收模块和控制系统进行组装，调整激光发射器发出的光经聚焦透镜汇聚后点的位置，使其落在液柱表面，且与射流喷头之间相聚2mm处；
41.s002、开启循环泵，射流喷头将待测液体喷射形成稳定的液柱后开启光谱仪，多次
测量，采集得到n个被测液体的光谱信息；
42.s003、n个被测液体的光谱信息进行光谱分析，得到被测液体中各液体成分的含量。
43.实施例(印刷电路板废液-酸性氯化铜刻蚀液成分libs检测技术方案)
44.酸性氯化铜刻蚀液主要离子成分：cl-,cu
+
,cu
2+
,h
+
；
45.现有技术难点：通过谱线测量，无法直接区分cu
+
,cu
2+
离子，因此，本方案采用射流取样式液体检测系统结合ph计测量h
+
的浓度，来分别确定cu
+
和cu
2+
离子的浓度,具体方案如下：
46.1)采用ph计测量酸性氯化铜刻蚀液中h
+
的浓度c
(h)
；
47.2)采用射流取样式液体检测系统测量cl-的浓度c
(cl)
；
48.3)采用射流取样式液体检测系统测量cu
+
和cu
2+
的总浓度c
(cu)
；
49.4)cu
2+
的浓度：c(cu
2+
)＝c
(cl)-c
(h)-c
(cu)
，cu
+
的浓度：c
(cu+)
＝2*c
(cu)-c
(cl)
+c
(h)
。
50.以上的仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。