專利名稱：檢測空氣中懸浮鉛含量裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于光學技術領域，涉及一種檢測空氣中鉛含量的裝置， 主要用于檢測空氣中懸浮狀鉛的含量。 技術背景
鉛是人體非必需的物質，而且很容易在人體內富集，而不易排出。大 氣中的鉛主要來源于兩個方面自然因素和人為因素。自然因素主要是火 山噴發(fā)、風沙土壤的自然塵以及微生物合成的有機鉛化合物等；人為因素 主要是汽車、工廠排出的尾氣，含鉛的焊接材料和油漆，生產蓄電池的含 鉛廢液等。鉛在大氣中的存在形式有單質的鉛、氧化鉛等無機鉛和四乙 基鉛等有機化合鉛。它們通常被顆粒物吸附漂浮在大氣中或以氣溶膠的形 式存在。
鉛是有毒的，對環(huán)境污染非常嚴重。人體直接吸收或者通過食物鏈的 富集作用鉛可在體內集聚，從而對人體產生巨大的危害，由于鉛比較重一 般漂浮在大氣的最底層，所以對兒童的危害更大。尤其是嚴重影響兒童的
發(fā)育。目前對鉛的檢測方法主要有原子吸收光譜法(AAS)、原子發(fā)射光譜 法(AES)和原子熒光光譜法(AFS)。原子吸收光譜法具有靈敏度高、選擇 性好、穩(wěn)定性好等特點，但是也有很多不足1)受化學干擾嚴重，結果不 能令人滿意；2)重復性和準確性差；3)要做樣品的預先處理；4)測試完 成后要除去殘留物質。原子發(fā)射光譜法，具有分析速度快、重復性好、可 同時檢測多種元素等優(yōu)點，但同樣易受化學干擾， 一般多用于固體金屬的 分析，而基于等離子體的發(fā)射光譜分析可以檢測液體，但是分析速度很慢。 原子熒光光譜法具有分析精確，選擇性好，檢出限低，線性范圍寬，干擾 少等優(yōu)點。但是傳統(tǒng)的原子熒光光譜分析儀結構復雜，需要原子化裝置， 要對樣品進行預處理。以上方法都不能夠連續(xù)在位的對空氣中懸浮的鉛含 量進行監(jiān)測。 發(fā)明內容
本實用新型的目的在于針對上述技術的不足，提供一種可以連續(xù)在位測量空氣中懸浮鉛含量的裝置，具有結構簡單、熒光利用率高、不需要對 樣品進行預處理、不需要原子化部件、可以連續(xù)在位測量。
本實用新型包括激光器、激光倍頻器、單面反射鏡、雙面反射鏡、凹 面反射鏡、牛頓望遠鏡、濾光片、聚焦透鏡、光譜檢測儀器、信息處理顯 示單元。激光器、激光倍頻器和單面反射鏡依次放置在光源光束的出射光 路上，單面反射鏡的反射面與光源光束的夾角為45。。雙面反射鏡設置在 經單面反射鏡反射光束的光路上，并且與單面反射鏡平行設置。牛頓望遠 鏡和凹面反射鏡分別設置在雙面反射鏡的兩側，其中凹面反射鏡位于經雙 面反射鏡一個反射面反射光束的光路上，牛頓望遠鏡接收一部分熒光，同 時凹面反射鏡把收集到的熒光反射到牛頓望遠鏡上，再經牛頓望遠鏡的匯 集反射到雙面反射鏡的另一個反射面。濾光片、聚焦透鏡和光譜檢測儀器 依次放置在雙面反射鏡另一個反射面反射光束的光路上，其中光譜檢測儀 器設置在聚焦透鏡的焦平面上。信息處理顯示單元與光譜檢測儀器電連接， 用來接收光電轉換的信號。
所述的激光器為YAG激光器、固態(tài)激光器、染料激光器中的一種。 所述的激光倍頻器為三倍頻倍頻器。
所述的單面反射鏡為平面反射鏡，雙面反射鏡為兩個反射面都為平面 的雙面反射鏡。
所述的凹面反射鏡為中間帶圓孔的凹面具有高反射率的凹面反射鏡， 中間的圓孔直徑的大小等于光斑的直徑。
所述的光譜檢測儀器是光柵光譜儀、單色儀、CCD光譜儀的一種。
本實用新型的工作過程為激光器發(fā)出的激光經倍頻后，輸出短波長
的光束。光束經單面反射鏡的反射，傳播方向改變90。，入射到雙面反射 鏡的一個反射面上，經反射鏡的反射，方向改變90。；光束入射到樣品中， 樣品在吸收激光光子后發(fā)出熒光。牛頓望遠鏡直接接收部分熒光，另有一 部分熒光反射到凹面反射鏡上，經凹面反射鏡反射給牛頓望遠鏡，而透射 的激光束從凹面反射鏡的圓孔中透過，不會被凹面反射鏡反射。牛頓望遠 鏡收集到熒光，經雙面反射鏡的另一個反射面反射到濾光片，經過濾光片 濾除短波，經聚焦透鏡后，光線入射到光譜檢測儀器中，由光譜檢測儀器 檢出鉛的特征譜線，轉換成電信號送入信息處理顯示單元，由此給出樣品中鉛的含量。
本實用新型中激光熒光光譜技術，這是成熟技術。本實用新型的發(fā)明 點在于運用激光熒光光譜技術給出一個結構簡單、操作方便的測鉛裝置， 尤其是不需要原子化部件，從而節(jié)省了能源和材料。設計的光學系統(tǒng)，提 高了對熒光的收集能力，因此提高了整個裝置的探測能力。
與現有技術相比，本實用新型的優(yōu)點
1) 測試系統(tǒng)的結構簡單穩(wěn)定，不需要原子化部件，操作簡單，可以隨 便實現現場在位測量；
2) 本實用新型在測量時只需要改變樣品，而無需改變系統(tǒng)結構，無需 加熱和冷卻裝置，系統(tǒng)可靠性和穩(wěn)定性高，可操作性強；
3) 本實用新型采用前置小型的牛頓望遠鏡和凹面反射鏡配合使用收集
熒光，收集面積大，收集到的熒光光強要大很多。


圖1為本實用新型的結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。
如圖1所示， 一種檢測空氣中懸浮鉛含量的裝置包括激光器1、激光
倍頻器2、單面反射鏡3、雙面反射鏡4、凹面反射鏡5、牛頓望遠鏡6、 濾光片7、聚焦透鏡8、光譜檢測儀器9、信息處理顯示單元10。激光器1、 激光倍頻器2和單面反射鏡3依次放置在光源光束的出射光路上，單面反 射鏡3的反射面與光源光束的夾角為45。。雙面反射鏡4設置在經單面反 射鏡3反射光束的光路上，并且與單面反射鏡3平行設置。牛頓望遠鏡6 和凹面反射鏡5分別設置在雙面反射鏡4的兩側，其中凹面反射鏡5位于 經雙面反射鏡4 一個反射面反射光束的光路上，牛頓望遠鏡6接收一部分 熒光，同時凹面反射鏡5把收集到的熒光反射到牛頓望遠鏡6上，再經牛 頓望遠鏡6的匯集反射到雙面反射鏡4的另一個反射面。濾光片7、聚焦 透鏡8和光譜檢測儀器9依次放置在雙面反射鏡4另一個反射面反射光束 的光路上，其中光譜檢測儀器9設置在聚焦透鏡8的焦平面上。信息處理 顯示單元10與光譜檢測儀器9電連接，用來接收光電轉換的信號。
信息處理顯示單元10為計算機系統(tǒng)，光譜檢測儀器9采用CCD光譜儀，聚焦透鏡8為凸透鏡，濾光片7為低通濾光片，牛頓望遠鏡6為直徑25cm 牛頓望遠鏡，凹面反射鏡5為中間帶圓孔的凹面反射鏡，單面反射鏡3為 平面反射鏡，倍頻器2為三倍頻器，激光器1為YAG激光器。
激光器1發(fā)出的激光經過激光倍頻器2倍頻后，輸出短波長的光束。 光束經單面反射鏡3的反射，傳播方向改變9(T ，入射到雙面反射鏡4的 一個反射面上，經反射鏡的反射，方向改變90° ;光束入射到樣品中，樣 品在吸收激光光子后發(fā)出熒光。牛頓望遠鏡6直接接收部分熒光，另有一 部分熒光反射到凹面反射鏡5上，經凹面反射鏡5反射給牛頓望遠鏡6， 而透射的激光束從凹面反射鏡5的圓孔中透過，不會被凹面反射鏡5反射。 牛頓望遠鏡6收集到熒光，經雙面反射鏡4的另一個反射面反射到濾光片 7，經過濾光片濾除短波，經聚焦透鏡8后，光線入射到光譜檢測儀器9中， 由光譜檢測儀器9檢出鉛的特征譜線，轉換成電信號送入信息處理顯示單 元10，由此給出樣品中鉛的含量。本實用新型具有結構簡單、操作方便、 可重復性高等優(yōu)點。
權利要求1.檢測空氣中懸浮鉛含量裝置，包括激光器、激光倍頻器、單面反射鏡、雙面反射鏡、凹面反射鏡、牛頓望遠鏡、濾光片、聚焦透鏡、光譜檢測儀器、信息處理顯示單元，其特征在于激光器、激光倍頻器和單面反射鏡依次放置在光源光束的出射光路上，單面反射鏡的反射面與光源光束的夾角為45°；雙面反射鏡設置在經單面反射鏡反射光束的光路上，并且與單面反射鏡平行設置；牛頓望遠鏡和凹面反射鏡分別設置在雙面反射鏡的兩側，其中凹面反射鏡位于經雙面反射鏡一個反射面反射光束的光路上，牛頓望遠鏡接收一部分熒光，同時凹面反射鏡把收集到的熒光反射到牛頓望遠鏡上，再經牛頓望遠鏡的匯集反射到雙面反射鏡的另一個反射面；濾光片、聚焦透鏡和光譜檢測儀器依次放置在雙面反射鏡另一個反射面反射光束的光路上，其中光譜檢測儀器設置在聚焦透鏡的焦平面上；信息處理顯示單元與光譜檢測儀器電連接，用來接收光電轉換的信號。
2. 如權利要求1所述的檢測空氣中懸浮鉛含量裝置，其特征在于所 述的激光器為YAG激光器、固態(tài)激光器、染料激光器中的一種。
3. 如權利要求1所述的檢測空氣中懸浮鉛含量裝置，其特征在于所 述的激光倍頻器為三倍頻倍頻器。
4. 如權利要求1所述的檢測空氣中懸浮鉛含量裝置，其特征在于所述的單面反射鏡為平面反射鏡，雙面反射鏡為兩個反射面都為平面的雙面 反射鏡。
5. 如權利要求1所述的檢測空氣中懸浮鉛含量裝置，其特征在于所述的凹面反射鏡為中間帶圓孔的凹面具有高反射率的凹面反射鏡，中間的 圓孔直徑的大小等于光斑的直徑。
6. 如權利要求1所述的檢測空氣中懸浮鉛含量裝置，其特征在于所述的光譜檢測儀器是光柵光譜儀、單色儀、CCD光譜儀的一種。
專利摘要本實用新型涉及檢測空氣中懸浮鉛含量裝置。現有技術需要首先對樣品進行原子化，結構復雜，使用不方便。本實用新型中激光器、激光倍頻器和單面反射鏡依次放置在光源光束的出射光路上，雙面反射鏡設置在經單面反射鏡反射光束的光路上，并且與單面反射鏡平行設置，牛頓望遠鏡和凹面反射鏡分別設置在雙面反射鏡的兩側。濾光片、聚焦透鏡和光譜檢測儀器依次放置在雙面反射鏡另一個反射面反射光束的光路上，信息處理顯示單元與光譜檢測儀器電連接。本實用新型結構簡單、熒光利用率高、不需要對樣品進行預處理、不需要原子化部件、可以連續(xù)在位測量。
文檔編號G01N21/64GK201382900SQ200920118759
公開日2010年1月13日 申請日期2009年4月27日 優(yōu)先權日2009年4月27日
發(fā)明者劉英明, 李涉英, 健 王, 顧海濤, 高秀敏 申請人:杭州電子科技大學