一种LIBS-Raman浸入式卤水元素探测仪制造技术

本发明专利技术公开了一种LIBS

【技术实现步骤摘要】
一种LIBS-Raman浸入式卤水元素探测仪


[0001]本专利技术涉及卤水元素探测领域，特别是涉及一种LIBS-Raman浸入式卤水元素探测仪。

技术介绍

[0002]盐湖是地球上常见的咸水湖，多见于干旱地区，湖水富含各种盐类矿物如Li、K、Na、Mg、Br等元素，例如小柴旦盐湖中B含量高达4000mg/L，西藏某些盐湖中LiCl含量可以达到10000mg/L以上，是天然存在的资源宝库。盐湖的开发潜力巨大，合理的开发将为我国的化工、农业、冶金等产业提供丰富的原料。目前对于盐湖卤水的分析探测手段主要有原子吸收分光光度法、火焰原子吸收光度法、电耦合等离子体光谱法以及一些传统的化学方法(如中和法、各种滴定法等)。上述方法虽然检测精确度非常高，但都需要对样品进行采样和繁琐、复杂、耗时的预处理，方可进行检测。研究未知水域如果采用传统方法取样送检，不但会浪费大量的时间与人力，拖慢研究进度，而且对样品的采集、运输和储存过程也有严格的要求，任意一个环节出现纰漏就会影响最终的结果。对于盐湖卤水的探测，需要一种即时有效的检测方法。

技术实现思路

[0003]基于此，本专利技术的目的是提供一种LIBS-Raman浸入式卤水元素探测仪，利用LIBS检测阳离子的种类及浓度，利用Raman检测酸根离子，以达到对卤水的全面分析。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0005]一种LIBS-Raman浸入式卤水元素探测仪，包括：机箱部分和浸入式探头；
[0006]所述机箱部分包括计算机、Raman探头、Raman光谱仪、LIBS光谱仪以及脉冲激光器；
[0007]所述浸入式探头包括浸入式探头外壳，以及设置在所述浸入式探头外壳内依次连接的激光扩束器、会聚透镜、反射镜、液体激发空腔和光纤探头；
[0008]所述脉冲激光器输出的脉冲激光经激发光纤输入至所述激光扩束器进行扩束，所述会聚透镜对扩束后的激光进行聚焦，通过所述反射镜改变激光传输方向，使得焦点位于所述液体激发空腔内，所述激发探头对激发后的样品发射的光谱进行采集，并经信号收集分叉光纤输入至Raman探头或LIBS光谱仪；所述Raman探头用于对采集到的光谱信号进行过滤，并将过滤后的光谱发送至所述Raman光谱仪；所述计算机对所述Raman光谱仪和/或LIBS光谱仪发送的光谱信息进行存储分析，确定样品中阳离子和/或阴离子的种类。
[0009]可选地，所述浸入式探头外壳内还设置有微型摄像头，用于对水下环境进行拍摄。
[0010]可选地，所述浸入式探头外壳内还设置有温度传感器，用于采集水体温度，并将水体温度通过数据线发送至所述计算机进行显示。
[0011]可选地，所述机箱部分还包括图像处理器，用于对所述微型摄像头拍摄的图像进行处理，并将处理结果发送至所述计算机。
[0012]可选地，还包括：
[0013]延迟器，分别与所述脉冲激光器、所述Raman光谱仪以及所述LIBS光谱仪连接，用于控制所述LIBS光谱仪在所述脉冲激光器开启之后再启动，以及用于控制所述脉冲激光器与所述Raman光谱仪同步启动。
[0014]可选地，所述Raman探头包括532nm边带滤波片和532nm陷波片。
[0015]本专利技术还提供了一种应用上述LIBS-Raman浸入式卤水元素探测仪的探测方法，包括：
[0016]根据测试目的，选择工作模式；所述工作模式包括LIBS模式和Raman模式；
[0017]当处于LIBS模式时，脉冲激光经由激发光纤传输至激光扩束器进行扩束，会聚透镜对扩束后的光束进行聚焦，通过反射镜改变激光传输方向，使得焦点位于液体激发空腔内部，液体的激发过程在液体激发空腔内完成，光纤探头对激发后的样品发射的光谱进行采集，再由信号收集光纤传入LIBS光谱仪，完成光谱的采集；
[0018]当处于Raman模式时，脉冲激光经由激发光纤传输至激光扩束器进行扩束，会聚透镜对扩束后的光束进行聚焦，通过反射镜改变激光传输方向，使得焦点位于液体激发空腔内部，液体的激发过程在液体激发空腔内完成，光纤探头对激发后的样品发射的光谱进行采集，再由信号收集光纤传入Raman探头进行采集分析，Raman探头用来滤掉532nm及低于532nm的波段的光谱信息，仅保留波长大于532nm的成分并送入Raman光谱仪，完成光谱的采集；
[0019]采集的光谱信息实时传入计算机进行储存、并通过预先内置的LIBS光谱数据库、Raman光谱数据库以及基于LIBS光谱的卤水重金属离子的定量分析模型以及Raman光谱定量分析模型对探测到的目标物质光谱进行鉴别和定量分析，从而得到探测目标物质的阳离子和阴离子的种类以及丰度数值。
[0020]可选地，当处于LIBS模式时，脉冲激光为高能脉冲，将待测样品激发为等离子体；当处于Raman模式时，脉冲激光的能量达到Raman激发的阈值但不足以将样品激发为等离子体。
[0021]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
[0022]本专利技术将LIBS与Raman两个系统整合到一套设备中，二者共用一个脉冲激光器作为激发光源(532nm激光器)，通过改变激光的功率来控制激发方式，利用分叉式光纤将分别将在LIBS模式下与Raman模式下采集到的光谱信号分别送入不同的光谱仪进行分析。本专利技术通过LIBS与Raman联用技术对溶液样品中的离子进行分析检测，提高了检测速度，实现即时在线分析，这对于科学研究、地质勘探与污染防治将起到重要作用。且本专利技术公开的LIBS-Raman浸入式卤水元素探测仪的体积和能耗小，便于携带，更利于在现场进行实地检测。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]图1为本专利技术实施例LIBS-Raman浸入式卤水元素探测仪的结构示意图。
[0025]符号说明：1-计算机、2-图像处理器、3-Raman探头、4-Raman光谱仪、5-LIBS光谱仪、6-脉冲激光器、7-延迟器、8-数据线、9-激发光纤、10-信号收集分叉光纤、11-浸入式探头；12-微型摄像头、13-激光扩束器、14-光纤探头、15-会聚透镜、16-液体激发空腔、17-反射镜、18-温度传感器。
具体实施方式
[0026]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0027]本专利技术的目的是提供一种LIBS-Raman浸入式卤水元素探测仪，利用LIBS检测阳离子的种类及浓度，利用Raman检测酸根离本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种LIBS-Raman浸入式卤水元素探测仪，其特征在于，包括：机箱部分和浸入式探头；所述机箱部分包括计算机、Raman探头、Raman光谱仪、LIBS光谱仪以及脉冲激光器；所述浸入式探头包括浸入式探头外壳，以及设置在所述浸入式探头外壳内依次连接的激光扩束器、会聚透镜、反射镜、液体激发空腔和光纤探头；所述脉冲激光器输出的脉冲激光经激发光纤输入至所述激光扩束器进行扩束，所述会聚透镜对扩束后的激光进行聚焦，通过所述反射镜改变激光传输方向，使得焦点位于所述液体激发空腔内，所述激发探头对激发后的样品发射的光谱进行采集，并经信号收集分叉光纤输入至Raman探头或LIBS光谱仪；所述Raman探头用于对采集到的光谱信号进行过滤，并将过滤后的光谱发送至所述Raman光谱仪；所述计算机对所述Raman光谱仪和/或LIBS光谱仪发送的光谱信息进行存储分析，确定样品中阳离子和/或阴离子的种类。2.根据权利要求1所述的LIBS-Raman浸入式卤水元素探测仪，其特征在于，所述浸入式探头外壳内还设置有微型摄像头，用于对水下环境进行拍摄。3.根据权利要求1所述的LIBS-Raman浸入式卤水元素探测仪，其特征在于，所述浸入式探头外壳内还设置有温度传感器，用于采集水体温度，并将水体温度通过数据线发送至所述计算机进行显示。4.根据权利要求2所述的LIBS-Raman浸入式卤水元素探测仪，其特征在于，所述机箱部分还包括图像处理器，用于对所述微型摄像头拍摄的图像进行处理，并将处理结果发送至所述计算机。5.根据权利要求1所述的LIBS-Raman浸入式卤水元素探测仪，其特征在于，还包括：延迟器，分别与所述脉冲激光器、所述Raman光谱仪以及所述LIBS光谱仪连接，用于控制所述LIBS光谱仪在所述脉冲激光器开启之后再启动，以及用于控制所述脉冲激光器与所述Raman光...

【专利技术属性】
技术研发人员：武中臣，凌宗成，吴得福，张江，辛艳青，张鹏彦，蔡雷，王永淇，隋宗斌，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：