本實用新型涉及重金屬污染物監(jiān)測技術領域，具體涉及一種便攜式重金屬檢測儀。

背景技術：

水土污染導致重金屬富集在動植物體內(nèi)，人們食用了污染的動植物，會造成威脅身體健康的疾病。日本歷史上發(fā)生過汞中毒導致的水俁病和食用鎘米引起的骨痛病，在中國隨著深圳血鉛兒童、湖南“鎘大米”等事件的曝光，這個問題逐漸進入公眾視野，人們開始關注大米、水產(chǎn)品中重金屬超標事件的發(fā)生與預防。由于重金屬污染的后遺癥需要經(jīng)過較長的時間才能被人們認識，而這時危害已經(jīng)發(fā)生，因此對食品、藥品中的重金屬污染物進行快速檢測非常重要。

目前重金屬污染物的檢測分析方法主要有原子吸收光譜法、電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法、電感耦合等離子體質譜法、高效液相色譜法、X射線熒光光譜法、激光誘導擊穿光譜法等。其中X射線熒光光譜法、激光誘導擊穿光譜法無需制樣，其他方法需要采樣制樣，不能滿足快速現(xiàn)場檢測的需要。但X射線熒光光譜儀、激光誘導擊穿光譜儀笨重、昂貴，用作現(xiàn)場檢測存在諸多不便。

技術實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術中存在的缺陷，本實用新型的目的在于提供一種便攜式重金屬檢測儀，能夠實現(xiàn)食品、藥品中重金屬污染物含量的實時檢測。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術方案如下：

一種便攜式重金屬檢測儀，包括用于為檢測儀供電的電源系統(tǒng)、等離子體激發(fā)系統(tǒng)和光譜分析系統(tǒng)；所述等離子體激發(fā)系統(tǒng)包括第一透光區(qū)和設置在第一透光區(qū)中用于產(chǎn)生等離子體以對待檢測樣品進行高溫激發(fā)使其產(chǎn)生光的電極對；

所述光譜分析系統(tǒng)包括用于收集所述第一透光區(qū)透過的光的集光透鏡和暗箱，所述暗箱的側壁上開有入射狹縫，暗箱中依次設有準直透鏡和光柵，暗箱上還設有透光窗口，透光窗口的外部設有光電轉換模塊；所述光經(jīng)集光透鏡收集后經(jīng)入射狹縫進入暗箱、并經(jīng)過準直透鏡后照射在光柵上，經(jīng)光柵分解后透過透光窗口射入到光電轉換模塊；

所述電源系統(tǒng)分別與電極對和光電轉換模塊連接。

進一步，如上所述的一種便攜式重金屬檢測儀，還包括激光燒蝕系統(tǒng)，所述激光燒蝕系統(tǒng)包括煙道和用于照射待檢測樣品以使樣品產(chǎn)生煙的激光器，所述煙道的入口位于待檢測樣品的上方，煙道的出口與第一透光區(qū)連通；所述電源系統(tǒng)與激光器連接。

進一步，如上所述的一種便攜式重金屬檢測儀，所述激光器為半導體激光器。

進一步，如上所述的一種便攜式重金屬檢測儀，所述電源系統(tǒng)包括電池，電池經(jīng)激光器電源轉換模塊與激光器連接，經(jīng)等離子體電源轉換模塊與電極對連接，經(jīng)光電轉換模塊電源轉換模塊與光電轉換模塊連接。

進一步，如上所述的一種便攜式重金屬檢測儀，所述煙道為封閉式煙道。

進一步，如上所述的一種便攜式重金屬檢測儀，煙道上還開有助于煙向第一透光區(qū)移動的進氣孔。

進一步，如上所述的一種便攜式重金屬檢測儀，所述煙道上與所述入口相對位置處還設有第二透光區(qū)，激光器所產(chǎn)生的激光依次通過第二透光區(qū)和入口照射在待檢測樣品上。

進一步，如上所述的一種便攜式重金屬檢測儀，所述激光燒蝕系統(tǒng)還包括聚焦透鏡，聚焦透鏡的焦點位于所述待檢測樣品上，激光器產(chǎn)生的激光通過聚焦透鏡后照射在待檢測樣品上。

進一步，如上所述的一種便攜式重金屬檢測儀，所述光譜分析系統(tǒng)還包括與光電轉換模塊連接的光譜處理裝置，所述光譜處理裝置包括光譜顯示設備和光譜存儲設備。

進一步，如上所述的一種便攜式重金屬檢測儀，所述光譜顯示設備包括智能手機或電腦，所述光譜處理裝置還包括有線通信接口和無線通信模塊，所述無線通信模塊包括藍牙通信模塊和/或Wifi模塊。

本實用新型的有益效果在于：

1、無需專門采樣和制樣，檢測分析速度快，避免了可能的污染；

2、采用激光燒蝕與等離子體激發(fā)相結合，避免了單獨用激光激發(fā)時需用龐大、昂貴的固體激光器或單獨用等離子體激發(fā)時需要制樣和氣化輸運的麻煩，樣品激發(fā)部分體積小、價格便宜；

3、采用固定光柵和光電轉換模塊，避免了傳統(tǒng)光譜儀中掃描光柵和光電倍增管記錄速度慢、怕震動、不便攜帶的麻煩；

4、在實際應用中，可以選用圖像傳感器做光電轉換模塊，選用便攜式電腦做光譜處理裝置，還可以選用手機、數(shù)碼相機做光電轉換模塊和光譜處理裝置，具有功能強大、體積小、價格便宜的顯著特點。

附圖說明

圖1為本實用新型具體實施方式中提供的一種便攜式重金屬檢測儀的結構示意圖；

圖2為實施例中提供的一種便攜式重金屬檢測儀的結構示意圖；

圖3為本實用新型具體實施方式中電源系統(tǒng)的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合說明書附圖與具體實施方式對本實用新型做進一步的詳細說明。

圖1示出了本實用新型具體實施方式中提供的一種便攜式重金屬檢測儀的結構示意圖，圖2示出了具體實施例中一種具體便攜式重金屬檢測儀的結構示意圖，由圖1和圖2可以看出，所述檢測儀主要包括電源系統(tǒng)10、激光燒蝕系統(tǒng)20、等離子體激發(fā)系統(tǒng)30和光譜分析系統(tǒng)40四個大部分。電源系統(tǒng)10用于為檢測儀其它部分中需要電源的各部分提供電源。

本實施方式中，所述激光燒蝕系統(tǒng)20包括激光器1、聚焦透鏡2和煙道7，煙道7的入口4位于待檢測樣品5的上方，聚焦透鏡2的焦點位于待檢測樣品5上。激光器1優(yōu)選為半導體激光器，用于產(chǎn)生激光，激光通過聚焦透鏡2聚焦后照射在待檢測樣品5表面，待檢測樣品5被激光燒蝕后產(chǎn)生煙柱，煙柱進入煙道7到達等離子體激發(fā)系統(tǒng)30所在區(qū)域。

所述的等離子體激發(fā)系統(tǒng)30包括第一透光區(qū)9和位于第一透光區(qū)9中的電極對8，第一透光區(qū)9與煙道7的出口連通，以使所述激光燒蝕后產(chǎn)生的煙進入第一透光區(qū)9，電極對8加電后會產(chǎn)生等離子體，所述煙柱經(jīng)入口4進入煙道、經(jīng)出口到達第一透光區(qū)9后，被等離子體高溫激發(fā)產(chǎn)生光，該光通過第一透光區(qū)9到達光譜分析系統(tǒng)40所在的區(qū)域。

本實施方式中，所述光譜分析系統(tǒng)40包括集光透鏡11和暗箱16，集光透鏡11用于收集所述第一透光區(qū)9透過的光，暗箱16的側壁上開有入射狹縫12，暗箱16中依次設有準直透鏡13和光柵14，暗箱16上還設有透光窗口17，透光窗口17的外部設有光電轉換模塊15；透過第一透光區(qū)9的光經(jīng)集光透鏡11收集后經(jīng)入射狹縫12進入暗箱16、并經(jīng)過準直透鏡13后照射在光柵14上，經(jīng)光柵14分解成不同波長的光，不同波長的光透過透光窗口17射到光電轉換模塊15上，光電轉化模塊15將接收到的光信號轉換為電信號，再將電信號轉換為數(shù)字信號后存儲。

本實施方式中，所述電源系統(tǒng)10分別與激光器1、電極對8和光電轉換模塊15連接，為激光器1、電極對8和光電轉換模塊15提供所需要的電壓。

為便于光譜的后續(xù)分析處理，所述述光譜分析系統(tǒng)40還包括與光電轉換模塊15連接的光譜處理裝置18，所述光譜處理裝置18包括但不限于光譜顯示設備光譜存儲設備。

實際應用中，所述光譜存儲設備可優(yōu)選為移動存儲設備，將光電轉換模塊15記錄下的光譜數(shù)據(jù)發(fā)送并存儲在移動存儲設備中，在需要進行光譜分析時，只需要從移動存儲設備獲取存儲的光譜數(shù)據(jù)，便可以實現(xiàn)對光譜的分析處理。所述光譜顯示設備用于顯示光譜數(shù)據(jù)，包括但不限于智能手機、電腦、數(shù)碼相機等設備，所述光譜顯示設備還可以包括有線通信接口和無線通信模塊，以將光譜顯示設備中存儲的光譜數(shù)據(jù)發(fā)送到其它顯示設備或者上傳到互聯(lián)網(wǎng)上，實現(xiàn)光譜數(shù)據(jù)的轉發(fā)與共享。其中，所述無線通信模塊包括但不限于WiFi模塊和/或藍牙通信模塊。

所述光電轉換模塊15可以采用電荷耦合元件CCD、金屬氧化物半導體元件CMOS或者其它具有光電轉換功能和模數(shù)轉換功能的設備，例如，數(shù)碼相機。在實際應用中，光電轉換模塊15和光譜處理裝置18可以采用一體化設備，如直接選用智能手機或者將智能手機進行改造而成。

所述電源系統(tǒng)10包括電池19，為了滿足各部件對電源的不同需求，電池19經(jīng)激光器電源轉換模塊21與激光器1連接，經(jīng)等離子體電源轉換模塊22與電極對8連接，經(jīng)光電轉換模塊電源轉換模塊23與光電轉換模塊15連接，如圖3所示。在實際應用中，根據(jù)所選用的激光器1、電極對8和光電轉換模塊15的不同，激光器電源轉換模塊21、等離子體電源轉換模塊22和光電轉換模塊電源轉換模塊23的輸出特性也各不同。

其中，可以是由一個電池19為激光器1、電極對8和光電轉換模塊15提供電源，也可以是多個電池19分別提供。電池19可以選用蓄電池或其它類型可充電電池。

為了防止煙擴散，所述煙道7優(yōu)選為封閉式煙道，為了使煙能夠順利到達電極對8附近，煙道7上還開有助于煙向第一透光區(qū)9移動的進氣孔6。如圖2中所示，煙道內(nèi)的兩道曲線表示煙的移動路線，由進氣孔6進入的空氣會有助于煙向第一透光區(qū)9移動。

在實際應用中，所述第一透光區(qū)9與煙道7可以采用一整體設計，如圖1中所示，即可以將第一透光區(qū)9和煙道7整體作為煙道，第一透光區(qū)為煙道的出口位置，此時，第一透光區(qū)為透明煙道段，如圖2中所示的電極對8所在的區(qū)域對應的煙道段直接采用玻璃煙道，該段煙道直接作為第一透光區(qū)。

本實用新型另一實施例中，所述煙道7上與所述入口4相對位置處還設有第二透光區(qū)3，激光器1所產(chǎn)生的激光依次通過第二透光區(qū)3和入口4照射在待檢測樣品5上。如圖2所示，此時，激光器1和聚焦透鏡2可以設置在煙道7的上方，避免煙擴散對透鏡造成影響。

在實際應用中的某些特定的場合，有些待檢測樣品可以不必先激光燒蝕待檢測樣品產(chǎn)生煙再由電極對對煙進行激發(fā)產(chǎn)生光，而是可以直接將樣品放到電極對8之間，用等離子體直接激發(fā)使樣品產(chǎn)生光，即可以不需要激光燒蝕系統(tǒng)20，以簡化儀器配置。

為了更好的理解本實用新型所提供的重金屬檢測儀，下面結合具體實施例對該檢測儀的檢測過程進行進一步說明。

實施例

圖2為本實施例中重金屬檢測儀的結構示意圖，各部分的布置如圖中所示。

本實施例中，電池19選用蓄電池，對于激光器1，其需要的工作電源為直流恒流源，電極對8需要的工作電壓為高壓電，為滿足激光器1和電極對的不同需求，蓄電池的輸出電壓經(jīng)過激光器電源轉換模塊21轉換為符合要求的直流恒流源，經(jīng)等離子體電源轉換模塊22轉換為電極對需要的高電壓。

進行檢測時，激光器1產(chǎn)生大功率激光，通過聚焦透鏡2聚焦后，穿過第二透光區(qū)3和入口4照射在待檢測樣品5表面，待檢測樣品5被激光燒蝕產(chǎn)生煙柱，通過煙道7到達第一透光區(qū)9，電極對8在高電壓下放電，產(chǎn)生等離子體，煙被高溫激發(fā)等離子體高溫激發(fā)產(chǎn)生耀眼的光芒，光芒穿過第一透光區(qū)9后被集光透鏡11收集起來，通過入射狹縫12進入暗箱16，通過準直透鏡13后照射在光柵14上，被光柵14分解成不同波長的光，通過暗箱上的透光窗口傳到光電轉換模塊15上被轉換成光譜數(shù)據(jù)，之后將光譜數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦庾V處理裝置18進行存儲、顯示、分析等處理。

需要說明的是，圖2中所給出的只是本實用新型所提供的便攜式金屬檢測儀的一種形式，各部件的布置方式也不是唯一的，例如，激光器可以設在樣品的一側，經(jīng)聚焦透鏡后直接照射到樣品時，此時，便可以不在煙道上與所述入口相對位置處設置第二透光區(qū)3。

顯然，本領域的技術人員可以對本實用新型進行各種改動和變型而不脫離本實用新型的精神和范圍。這樣，倘若本實用新型的這些修改和變型屬于本實用新型權利要求及其同等技術的范圍之內(nèi)，則本實用新型也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。