一種測(cè)量水中重金屬離子的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種測(cè)量水中重金屬離子的裝置，本發(fā)明是利用激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)(簡(jiǎn)稱(chēng)LIBS)與電沉積技術(shù)相結(jié)合對(duì)水中重金屬離子進(jìn)行測(cè)量的裝置，尤其涉及一種光電檢測(cè)儀器領(lǐng)域的測(cè)量水中重金屬離子的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前用于測(cè)量水中的重金屬離子測(cè)量方法有分光光度法，原子發(fā)射光譜法、原子吸收光譜法、離子選擇電離法。但是以上方法仍存在一定的缺陷。分光光度法，測(cè)量時(shí)譜線(xiàn)重疊引起的干擾嚴(yán)重，分析時(shí)必須用化學(xué)方法轉(zhuǎn)變?yōu)槲馕镔|(zhì)，操作復(fù)雜容易產(chǎn)生二次污染。原子發(fā)射光譜法，測(cè)量前被測(cè)樣品需要霧化處理，測(cè)量過(guò)程復(fù)雜、實(shí)際操作難，容易產(chǎn)生二次污染、影響測(cè)量準(zhǔn)確性。原子吸收光譜法，測(cè)量時(shí)需要被測(cè)元素所對(duì)應(yīng)的特定光源、測(cè)量難度大，難以做到同時(shí)檢測(cè)多種重金屬元素。離子選擇電離法，實(shí)際測(cè)量過(guò)程中容易因檢測(cè)樣品差異產(chǎn)生測(cè)量誤差，實(shí)際測(cè)量所需時(shí)間長(zhǎng)。
[0003]激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)LIBS)是一種新興的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，由于其在樣品組成成分、元素含量檢測(cè)方面具有快速性，測(cè)量的非接觸性、被測(cè)樣品無(wú)需預(yù)先處理等特點(diǎn)，LIBS目前已在物質(zhì)及元素檢測(cè)領(lǐng)域被廣泛使用。但是目前實(shí)際使用LIBS技術(shù)對(duì)水溶液直接測(cè)量時(shí)因高能激光產(chǎn)生的水霧對(duì)等離子光譜存在嚴(yán)重吸收，因而直接使用LIBS測(cè)量水中重金屬離子時(shí)存在檢測(cè)難度大、測(cè)量精度低等缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)缺點(diǎn)，本實(shí)用新型的目的在于提供一種光電檢測(cè)領(lǐng)域的測(cè)量水中重金屬離子的裝置，該裝置通過(guò)電沉積把被測(cè)水樣中的重金屬離子富集于陰極極板上，再使用LIBS技術(shù)對(duì)陰極極板進(jìn)行測(cè)量，本實(shí)用新型的特點(diǎn)是精度高、被測(cè)水樣品無(wú)需復(fù)雜處理、檢測(cè)周期短。
[0005]本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是:一種光電檢測(cè)儀器領(lǐng)域的測(cè)量水中重金屬離子的裝置，包括:機(jī)箱(1)、箱門(mén)(2)、可控升降平臺(tái)(10)、電沉積池(11)、極板夾持裝置(13)、可拆卸的陰極極板(12)與陽(yáng)極極板(14)、光譜探測(cè)器(8)、信號(hào)傳輸光纖(9)、中央控制盒
(15)、聚焦光學(xué)透鏡(6)、透鏡固定支架(3)、透鏡調(diào)整裝置(7)、導(dǎo)線(xiàn)一(16)、導(dǎo)線(xiàn)二(17)、連接裝置一(4)、連接裝置二(5)，中央控制盒(15)與陽(yáng)極極板(14)之間用導(dǎo)線(xiàn)一(16)連接，中央控制盒(15)與陰極極板(12)之間用導(dǎo)線(xiàn)二(17)連接，中央控制盒控(15)與機(jī)箱
(I)之間用連接裝置一(4)連接，光譜探測(cè)器(8)與機(jī)箱(I)之間用連接裝置二(5)連接，中央制盒(15)下設(shè)有連接陰極極板(12)與陽(yáng)極極板(14)的極板夾持裝置(13)，機(jī)箱底部設(shè)有可控升降平臺(tái)(10)，可控升降平臺(tái)上放置電沉積池(11)，機(jī)箱側(cè)面設(shè)有透鏡固定支架
(3)、透鏡調(diào)整裝置(7)、聚焦光學(xué)透鏡￠)，機(jī)箱側(cè)面還設(shè)有箱門(mén)(2)，信號(hào)傳輸光纖(9)連接光譜探測(cè)器⑶與中央控制盒(15)。
[0006]本實(shí)用新型中可控升降平臺(tái)(10)，其特征在于:可控升降平臺(tái)(10)能托起電沉積池(11)，對(duì)電沉積池(11)的高度進(jìn)行調(diào)控，可將陰極極板(12)、陽(yáng)極極板(14)按要求浸入被測(cè)水樣中。
[0007]本實(shí)用新型中陰極極板(12)，其特征在于:陰極極板(12)在被通電之后可以將被測(cè)水樣中的重金屬離子富集到陰極極板(12)上。
[0008]本實(shí)用新型中中央控制盒(15)，其特征在于:中央控制盒(15)能控制陰極極板
(12)與陽(yáng)極極板(14)的通電電壓，控制陰極極板(12)與陽(yáng)極極板(14)的通電時(shí)間，中央控制盒(15)能接收光譜探測(cè)器(8)發(fā)出的信號(hào)。
[0009]有益效果:
[0010]1、檢測(cè)周期短，被測(cè)樣品無(wú)需復(fù)雜處理；
[0011]2、該方法克服了用LIBS技術(shù)直接分析液體樣品時(shí)固有的困難，避免了水花濺射、等離子體強(qiáng)度因水霧的吸收減弱和等離子體壽命變短的問(wèn)題；
[0012]3、將水中的重金屬離子富集于陰極極板(12)上，測(cè)量精度進(jìn)一步提高。
【附圖說(shuō)明】
[0013]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。
[0014]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]附圖1中:
[0016]I為機(jī)箱；2為機(jī)箱箱門(mén)；3為透鏡固定支架；4為連接裝置一 ；5為連接裝置二 ；6為聚焦光學(xué)透鏡；7為透鏡調(diào)整裝置；8為光譜探測(cè)器；9為傳輸光纖；10為可控升降平臺(tái)；11為電沉積池；12為陰極極板；13為極板夾持裝置；14為陽(yáng)極極板；15為中央控制盒；16為導(dǎo)線(xiàn)一 ；17為導(dǎo)線(xiàn)二。
【具體實(shí)施方式】
[0017]以下結(jié)合本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)原理和工作原理作詳細(xì)說(shuō)明:
[0018]圖1中，一種測(cè)量水中重金屬離子的裝置，機(jī)箱1、箱門(mén)2、可控升降平臺(tái)10、電沉積池11、極板夾持裝置13、可拆卸的陰極極板12與陽(yáng)極極板14、光譜探測(cè)器8、信號(hào)傳輸光纖
9、中央控制盒15、聚焦光學(xué)透鏡6、透鏡固定支架3、透鏡調(diào)整裝置7、連接中央控制盒15與陽(yáng)極極板14的導(dǎo)線(xiàn)一 16、連接中央控制盒15與陰極極板12的導(dǎo)線(xiàn)二 17、連接機(jī)箱I與中央控制盒15的連接裝置一 4、連接機(jī)箱I與光譜探測(cè)器8的連接裝置二 5，中央控制盒15與陰極極板12之間用導(dǎo)線(xiàn)二 17連接，中央控制盒15與陽(yáng)極極板14之間用導(dǎo)線(xiàn)一 16連接，中央控制盒控15與機(jī)箱I之間用連接裝置一 4連接，光譜探測(cè)器8與機(jī)箱I之間用連接裝置二 5連接，中央制盒15下設(shè)有連接陰極極板12與陽(yáng)極極板14的極板夾持裝置13，機(jī)箱底部設(shè)有可控升降平臺(tái)10，可控升降平臺(tái)上放置電沉積池11，機(jī)箱側(cè)面設(shè)有透鏡固定支架
3、透鏡調(diào)整裝置7、聚焦光學(xué)透鏡6，機(jī)箱側(cè)面還設(shè)有箱門(mén)2，信號(hào)傳輸光纖9連接光譜探測(cè)器8與中央控制盒15。
[0019]將被測(cè)水樣加入到電沉積池11，在中央控制盒15的控制下可控升降平臺(tái)10將電沉積池11升至工作高度，在中央控制盒15的控制下陰極極板12與陽(yáng)極極板14通以電壓，電沉積過(guò)程開(kāi)始；待電沉積過(guò)程結(jié)束之后，在中央控制盒15的控制下自由升降臺(tái)10把電沉積池11降回到原有高度，中央控制盒15停止對(duì)陰極極板12與陽(yáng)極極板14通電，電沉積過(guò)程結(jié)束；脈沖激光在聚焦透鏡6的作用下聚焦于陰極極板12，產(chǎn)生等離子光譜，等離子光譜經(jīng)由光學(xué)探測(cè)器8接收并通過(guò)傳輸光纖9將光譜信息傳給中央控制盒15。
[0020]工作原理:
[0021]電沉積過(guò)程中富集到陰極極板表面的重金屬離子的數(shù)量N與初始濃度Ctl、富集電壓U、富集時(shí)間t以及溶液體積V呈以下關(guān)系:。
[0022]N = C0V [1-exp (BUt)]
[0023]實(shí)際測(cè)量過(guò)程中所測(cè)得的激光等離子光譜是指陰極極板被激發(fā)的，經(jīng)過(guò)以上公式換算方能得出被測(cè)水樣中重金屬種類(lèi)及含量。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種測(cè)量水中重金屬離子的裝置，其特征在于，包括:機(jī)箱(1)、箱門(mén)(2)、可控升降平臺(tái)(10)、電沉積池(11)、極板夾持裝置(13)、可拆卸的陰極極板(12)與陽(yáng)極極板(14)、光譜探測(cè)器(8)、信號(hào)傳輸光纖(9)、中央控制盒(15)、聚焦光學(xué)透鏡￠)、透鏡固定支架(3)、透鏡調(diào)整裝置(7)、導(dǎo)線(xiàn)一(16)、導(dǎo)線(xiàn)二(17)、連接裝置一(4)、連接裝置二(5)，中央控制盒(15)與陽(yáng)極極板(14)之間用導(dǎo)線(xiàn)一(16)連接，中央控制盒(15)與陰極極板(12)之間用導(dǎo)線(xiàn)二(17)連接，中央控制盒控(15)與機(jī)箱⑴之間用連接裝置一⑷連接，光譜探測(cè)器⑶與機(jī)箱⑴之間用連接裝置二(5)連接，中央制盒(15)下設(shè)有連接陰極極板(12)與陽(yáng)極極板(14)的極板夾持裝置(13)，機(jī)箱底部設(shè)有可控升降平臺(tái)(10)，可控升降平臺(tái)上放置電沉積池(11)，機(jī)箱側(cè)面設(shè)有透鏡固定支架(3)、透鏡調(diào)整裝置(7)、聚焦光學(xué)透鏡(6)，機(jī)箱側(cè)面還設(shè)有箱門(mén)(2)，信號(hào)傳輸光纖(9)連接光譜探測(cè)器⑶與中央控制盒(15)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測(cè)量水中重金屬離子的裝置，其特征在于:所述的可控升降平臺(tái)(10)托起電沉積池(11)，對(duì)電沉積池(11)的高度進(jìn)行調(diào)整，將陰極極板(12)、陽(yáng)極極板(14)浸入被測(cè)水樣中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測(cè)量水中重金屬離子的裝置，其特征在于:所述的陰極極板(12)在被通電之后將被測(cè)水樣中的重金屬離子富集到陰極極板(12)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測(cè)量水中重金屬離子的裝置，其特征在于:所述的連接裝置二(5)連接光譜探測(cè)器(8)與機(jī)箱(I)，并調(diào)整光譜探測(cè)器(8)與陰極極板(12)的角度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測(cè)量水中重金屬離子的裝置，其特征在于:所述的中央控制盒(15)控制陰極極板(12)與陽(yáng)極極板(14)的通電電壓，控制陰極極板(12)與陽(yáng)極極板(14)的通電時(shí)間。
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型專(zhuān)利公開(kāi)了一種測(cè)量水中重金屬離子的裝置，包括：機(jī)箱、箱門(mén)、可控升降平臺(tái)、電沉積池、極板夾持裝置、陰極極板、陽(yáng)極極板、光譜探測(cè)器、信號(hào)傳輸光纖、中央控制盒、聚焦光學(xué)透鏡、透鏡固定支架、透鏡調(diào)整裝置、導(dǎo)線(xiàn)一、導(dǎo)線(xiàn)二、連接裝置一、連接裝置二。先將被測(cè)水溶液中的重金屬離子通過(guò)電沉積的技術(shù)富集于陰極極板上，然后采用LIBS技術(shù)對(duì)陰極極板進(jìn)行測(cè)量，該裝置具有快速、測(cè)量精度高、被測(cè)水樣無(wú)需復(fù)雜處理的優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類(lèi)】G01N21-63
【公開(kāi)號(hào)】CN204422418
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420800378
【發(fā)明人】王駿, 馬芳麗, 董前民, 陳華才
【申請(qǐng)人】中國(guó)計(jì)量學(xué)院
【公開(kāi)日】2015年6月24日
【申請(qǐng)日】2014年12月17日