CN202421069U - 车载农田土壤重金属激光诱导击穿光谱检测仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种车载农田土壤重金属激光诱导击穿光谱检测仪，属于农田土壤重金属污染物含量的实时检测装置，其包括主机和安装在农用拖拉机犁头上的光学探头，所述的主机由蓄电池、激光器电源、触发电路、三通道光纤光谱仪、计算机构成；所述的激光器电源和触发电路以及三通道光纤光谱仪通过电缆线与蓄电池相连；所述的三通道光纤光谱仪通过USB通讯端口与计算机连接，所述的计算机优先选择笔记本电脑；所述的光学探头内设有激光头、光纤头、接收耦合透镜、准直透镜、聚焦透镜。本实用新型具有无需采样和样品预处理从而避免二次污染，对土壤样品几乎无破坏，同时采用光纤进行光的传输，可实现远程监测；适用于耕地土壤重金属含量的实时、在线监测，以及土壤污染事故现场监测的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种农田土壤重金属污染物含量的实时检测装置，具体涉及车载农田土壤重金属激光诱导击穿光谱检测仪。
背景技术
土壤中重金属富集在植物体内，通过食物链威胁人类身体健康，如日本发生的汞中毒导致的水俣病和食用“镉米”引起的骨痛病，中国目前每年有10％的大米重金属超标且重金属污染事件时有发生，已造成了严重的经济损失。由于土壤重金属污染具有隐蔽性、滞后性等特点，需要经过较长时间才被人们所认识，同时，其污染基本为一不可逆过程，一般被重金属污染的土壤需要100～200年时间才能恢复。
目前，土壤重金属污染检测分析方法主要有原子吸收光谱法、电感耦合等离子体原子发射光谱法、电感耦合等离子体质谱法、高效液相色谱法、X射线荧光光谱法等。其中X射线荧光光谱法和激光诱导击穿光谱无需采样，其他分析方法则以现场采样、实验室分析为主，不能满足重金属污染原位检测需求。然而，X射线荧光光谱法的检测限较高且测量误差较大，而激光诱导击穿光谱技术具有多元素同时检测、检测限低、测量时间短、安全可靠等优点，是实现土壤重金属污染物快速、原位检测极其有效的一种技术。
实用新型内容
为解决上述背景技术问题，本实用新型提供一种无需采样和样品预处理从而避免二次污染，对土壤样品几乎无破坏，同时采用光纤进行光的传输，可实现远程监测；适用于耕地土壤重金属含量的实时、在线监测，以及土壤污染事故现场检测的车载农田土壤重金属激光诱导击穿光谱检测仪。
为实现上述目的，本实用新型提供一种车载农田土壤重金属激光诱导击穿光谱检测仪，包括主机和安装在农用拖拉机犁头上的光学探头，其特征在于：所述的主机由蓄电池、激光器电源、触发电路、三通道光纤光谱仪、计算机构成，所述的激光器电源和触发电路以及三通道光纤光谱仪通过电缆线与蓄电池相连。
所述的三通道光纤光谱仪通过USB通讯端口与计算机连接，所述的计算机优先选择笔记本电脑。
所述的光学探头内设有激光头、准直透镜、聚焦透镜、接收耦合透镜、光纤头，所述的激光头通过电缆线与激光电源相连，所述的准直透镜设置在所述激光头的下方，对输出激光进行准直，所述的聚焦透镜设置在准直透镜的下方。
所述的光纤头通过光纤与所述的三通道光纤光谱仪相连，所述的接收耦合透镜与产生的等离子体呈30°(与水平方向的夹角)接收，所述的接收耦合透镜的光路方向正好对准光纤头。
所述的光学探头下表面还设有石英窗片。
综上所述本实用新型方法与传统的土壤重金属污染物检测的原子吸收光谱、分光光度法、高效液相色谱法等相比具有以下几点：
1、无需采样和样品预处理从而避免二次污染，对土壤样品几乎无破坏；
2、采用光纤进行光的传输，可实现远程监测；
3、本实用新型适用于耕地土壤重金属含量的实时、在线监测，以及土壤污染事故现场检测。
附图说明
图1是本实用新型系统结构示意图；
图2是本实用新型接收耦合透镜的光路示意图。
其中：1-主机；2-光学探头；3-蓄电池；4-激光器电源；5-触发电路；6-三通道光纤光谱仪；7-计算机；8-激光头；9-光纤头；10-接收耦合透镜；11-准直透镜；12-聚焦透镜；13-石英窗片；14-土壤样品；15-等离子体。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步说明，
如图1-2所示，一种车载农田土壤重金属激光诱导击穿光谱检测仪，包括主机1和安装在农用拖拉机犁头上的光学探头2，其特征在于：主机由蓄电池3、激光器电源4、触发电路5、三通道光纤光谱仪6、计算机7构成，激光器电源4和触发电路5以及三通道光纤光谱仪6通过电缆线与蓄电池3相连；三通道光纤光谱仪6通过USB通讯端口与计算机7连接，计算机7优先选择笔记本电脑；光学探头2内设有激光头8、准直透镜11、聚焦透镜12、接收耦合透镜10、光纤头9，激光头8通过电缆线与激光电源4相连，准直透镜11设置在所述激光头8的下方，聚焦透镜12设置在所述准直透镜11的下方；光纤头9通过光纤与所述的三通道光纤光谱仪6相连，接收耦合透镜10与产生的等离子体呈30°(与水平方向的夹角)接收，所述的接收耦合透镜10的光路方向正好对准光纤头9，光学探头2下表面还设置石英窗片13。
本实用新型的实施方案是：激光器电源3供电给激光头8，使激光头8输出基频1064nm的脉冲激光束，经准直透镜11后传输至聚焦透镜，然后穿过石英窗片13聚焦到土壤表面14；激光脉冲聚焦在土壤表面14时，土壤样品14瞬时被烧蚀形成高温、高密度等离子体15；高温、高密度等离子体15中的元素发射特征光谱穿过石英窗片13照射在接收耦合透镜10上，再由接收耦合透镜10聚焦到光纤头9上，聚焦到光纤头9上的光束经过光纤传输给三通道光纤光谱仪6中的分光系统进行分光，再由光谱仪中的CCD进行光电转换完成数据采集。三通道光纤光谱仪6通过USB通讯端口与笔记本电脑连接，实现三通道光纤光谱仪6参数设置和数据传输，最后由笔记本电脑完成数据的处理和存储。
本实用新型关键是光学探头的设计，光学探测头能够完成激光发射和发射光收集于一体，整体结构坚固，光学探头装载在农用拖拉机犁头上，能满足车载农田土壤重金属原位检测的要求。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型还要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (5)
1.一种车载农田土壤重金属激光诱导击穿光谱检测仪，包括主机和安装在农用拖拉机犁头上的光学探头，其特征在于：所述的主机由蓄电池、激光器电源、触发电路、三通道光纤光谱仪、计算机构成，所述的激光器电源和触发电路以及三通道光纤光谱仪通过电缆线与蓄电池相连。
2.根据权利要求1所述一种车载农田土壤重金属激光诱导击穿光谱检测仪，其特征在于：所述的三通道光纤光谱仪通过USB通讯端口与计算机连接，所述的计算机优先选择笔记本电脑。
3.根据权利要求1所述一种车载农田土壤重金属激光诱导击穿光谱检测仪，其特征在于：所述的光学探头可以安装在农用拖拉机犁头上，所述的光学探头内有激光头、光纤头、接收耦合透镜、准直透镜、聚焦透镜，所述的激光头通过电缆线与激光电源相连，所述的准直透镜设置在所述激光头的下方，对输出激光进行准直，所述的聚焦透镜设置在准直透镜的下方。
4.根据权利要求3所述一种车载农田土壤重金属激光诱导击穿光谱检测仪，其特征在于：所述的光纤头通过光纤与所述的三通道光纤光谱仪相连，所述的接收耦合透镜与产生的等离子体呈30°接收，所述的接收耦合透镜的光路方向正好对准光纤头。
5.根据权利要求3所述一种车载农田土壤重金属激光诱导击穿光谱检测仪，其特征在于：所述的光学探头下表面还设有石英窗片。
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