专利名称：现场海水中多种重金属元素的实时光学测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于海洋环境监测方面的分析仪器，具体说是一种现场海水中多种重金属元素的实时光学测量装置。
背景技术：
重金属污染所造成的海洋生态环境破坏，以及对人类构成的危险越来越引起国际上的重视。实验证明当海水中混合重金属浓度即使只有几至几十ppb，浮游生物的现存量和初级生产力就可明显下降，随着工业的发展，沿海港湾及河口地区重金属废物的排放日益增多，因而监测及检测重金属对海洋生态环境的影响具有特别重要意义。
长期以来，对于海水中重金属元素的测量多采用电感耦合等离子体(ICP)，质谱分析方法等实验室分析方法和装置进行测量，在对污染物质的检测精度得到较大提高，但上述技术必须在实验室内完成，且均需在检测前对样品进行前期处理，因此对检测环境要求严格、测试周期长、仪器昂贵等缺点，需要耗费大量的人力、物力资源。鉴于以上原因，亟需一种可以对欲测水域内重金属元素进行现场、实时、连续鉴别测量的仪器。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种现场海水中多种重金属元素的实时光学测量装置。
本实用新型的基本原理如下将待测海水样品经过滤器和进样泵泵浦之后，通过喷嘴装置连续流下，同时入射激光束聚焦后产生等离子体，其生成的羽辉内含有样品的原子特征谱线。测量欲分析海水样品的激光诱导击穿光谱，根据所得原子发射光谱特征谱线，分析判断其样品内重金属元素的组成，并可根据分析光谱线的强度计算其所含重金属元素的浓度。
本实用新型是在已有技术的基础上，通过如下技术方案实现的它包括样品装置，含有激光器、会聚透镜的激光激发装置，以及含有收集透镜、光导纤维与带光电倍增管的光谱仪与门积分器作为接收装置，和微计算机控制装置，其特征在于上述的样品装置是一个有导管的抽取水样的进样装置，并且会聚透镜和收集透镜的焦点落在其流出水样的同一点上。
上述的进样装置是由两端有导管的进样泵组成，以完成对欲测试水样的流动状态又在进样装置的导管出口端设置一个喷嘴装置。
考虑到滤去水样中所含泥沙和其它污染物等杂质，在所述的进样泵的导管的进口端上设有过滤器。
因此，本实用新型的优点和积极成果是采用光学原理仅用一套系统就可以完成对海水中重金属元素，如铁、铅、铜、铝、锰、镍等的鉴别探测分析。特别适合于船载等现场实时分析检测，极大的缩短了检测分析程序，操作简便易行，因而节约了大量人力资源，提高了检测效率和测量准确度，使监测数据具有实效性，实现了准确、有效的指导海域内重金属的污染情况，为进一步加强海洋环境监督管理提供依据。本实用新型也可用于工业排污口的污染监测，及环境监测站的自动监测体系中。
图1为本实用新型测量装置的整体结构示意图；其中，1、激光器2、会聚透镜3、过滤器4、导管5、进样泵6、喷嘴装置7、样品容器8、光导纤维9、光谱仪10、光电倍增管110、门积分器12、微计算机控制装置13、收集透镜14、进样装置。
具体实施方式
如图1，本实用新型有样品装置14、含有激光器1、会聚透镜2组成的激光激发装置，以及含有收集透镜13、光导纤维8与带光电倍增管10的光谱仪9与门积分器11组成的接收装置，和微计算机控制装置12，其特征在于上述的样品装置是一个有导管4的抽取水样的进样装置14，并且会聚透镜2和收集透镜13的焦点落在其流出水样的同一点上。
本实用新型的进样装置14是由两端有导管4的进样泵5组成，完成对欲测试水样品的流动，流出的水样提供测试使用。
考虑到会聚透镜2和收集透镜13的焦点落在流经的水样上的同一点重合的好，又在进样装置14的导管4出口端设置一个喷嘴装置6，该喷嘴装置6的作用是将流经的水样扩大，压成薄扁平状，便于激光器1的激光诱导击穿后，形成的等离子体羽辉由收集透镜13收集，导入光导纤维8而进入光谱仪9中。上述的喷嘴装置6最简单的结构是在出口端连接一个扁平形状的喷嘴，或者直接将上述导管4的出口端压制成扁平状。导管4是不锈钢管或玻璃管。
所述的进样泵5的导管4的进口端上设有过滤器3，该过滤器3是在欲测试海水样品到达进样装置前，滤去所含泥沙和其它杂质。
考虑到盛放测试完的水样，在进样泵5的导管4出口端外有一个样品容器7，该样品容器7仅作为盛放测试完的水样用的，也可以不用。上述的激光器1可以选用NdYAG激光器，或其它准分子激光器的脉冲式激光器。上述的由光电倍增管10与门积分器11相组合的装置也可由增强型电荷耦合器(ICCD)替代。
利用本实用新型进行监测时，先由激光器产生的激光通过透镜聚焦，会聚至流动海水液体内部，形成等离子体的羽辉经过透镜收集后，导入光导纤维狭缝。经由光导纤维与光谱仪分光后，通过光电倍增管放大信号，完成光电转换后，输入门积分器，进行数据采集分析处理。根据测得的光谱线，对欲分析的测海水样品内重金属元素的存在进行鉴别与分析。因此，本实用新型也是根据激光诱导击穿待测海水样品后，通过检测其所含元素原子发射谱线，记录得到的光谱信息来确定所含物质的种类，同时根据选择特定谱线的强度得到所含物质含量。例如Al元素的特征谱线多使用394.40nm和396.15nm；Cu元素的特征谱线多使用324.75nm和327.39nm；Pb元素的特征谱线多使用363.96nm、368.35nm和405.78nm等。
权利要求1.一种现场海水中多种重金属元素的实时光学测量装置，有样品装置、含有激光器(1)、会聚透镜(2)组成的激光激发装置，以及含有收集透镜(13)、光导纤维(8)与带光电倍增管(10)的光谱仪(9)与门积分器(11)组成的接收装置，和微计算机控制装置(12)，其特征在于上述的样品装置是一个有导管(4)的抽取水样的进样装置(14)，并且会聚透镜(2)和收集透镜(13)的焦点落在其流出水样的同一点上。
2.如权利要求1所述的现场海水中多种重金属元素的实时光学测量装置，其特征在于所述的进样装置(14)是由两端有导管(4)的进样泵(5)组成。
3.如权利要求1或2所述的现场海水中多种重金属元素的实时光学测量装置，其特征在于在所述的导管(4)出口端又设置一个喷嘴装置(6)。
4如权利要求1或2或3所述的现场海水中多种重金属元素的实时光学测量装置，其特征在于所述的进样泵(5)的导管(4)的进口端上设有过滤器(3)。
5.如权利要求4所述的现场海水中多种重金属元素的实时光学测量装置，其特征在于在进样泵(5)的导管(4)出口端外有一个样品容器(7)。
6.如权利要求1所述的现场海水中多种重金属元素的实时光学测量装置，其特征在于所述的激光器(1)选用Nd:YAG激光器或准分子激光器的脉冲激光器。
7.如权利要求1所述的现场海水中多种重金属元素的实时光学测量装置，其特征在于所述的由光电倍增管(10)与门积分器(11)相组合的装置为一个增强型电荷耦合器。
专利摘要一种现场海水中多种重金属元素的实时光学测量装置。它有样品装置，含有激光器、会聚透镜的激光激发装置，以及含有收集透镜、光导纤维与带光电倍增管的光谱仪与门积分器作为接收装置，和微计算机控制装置，其特征在于上述的样品装置是一个进样装置，并且会聚透镜和收集透镜的焦点落在流经水样的同一点上。进样装置是由两端有导管的进样泵组成，完成对欲测试水样品的流动。又在进样泵的导管出口端外有一个样品容器，进口端上有过滤器。并在导管出口端又设置一个喷嘴装置。可以完成对海水中重金属元素，如铁、铅、铜、铝、锰、镍等的现场实时连续监测，极大的缩短了监测分析程序，特别适用于船载的在线使用，操作较为简单易行。
文档编号G01N1/14GK2884189SQ200620080840
公开日2007年3月28日 申请日期2006年1月27日 优先权日2006年1月27日
发明者郑荣儿, 戴琳, 崔执凤 申请人:中国海洋大学