[发明专利]一种高空机载X荧光实时分析仪

说明书

技术领域

本发明涉及高空污染物实时检测分析领域，具体涉及一种高空机载X荧光实时分析仪。

背景技术

我国雾霾天气愈发频繁及严重，最主要的根源在化石能源的大量使用。巨量煤燃烧会产生大量有毒有害物质，其中微量重金属元素对人类和环境的危害都很大，这些重金属元素在高温燃烧后不但不会被分解，反而在高温下挥发成金属蒸汽，富集在亚微米颗粒表面，随亚微米颗粒排放到大气中，长期以气溶胶形式存在，不易沉降，不仅影响大气能见度，而且使人及其他生物受到重金属危害。这些燃烧后的污染物质基本都通过烟囱排向高空，如果能实时对高空的排污口原位进行检测，从源头上控制重金属的排放，对于减少环境微粒中重金属污染具有非常重大的意义。

目前，化学分析方法由于自身很多的限制，很难做到高空的实时检测，而X射线荧光分析技术具有非破坏性、快速、原位实时检测的特点，已经广泛应用于环境样品多元素定值分析。但实验实中X射线荧光设备大都很笨重，即使小型的便携式的X射线荧光设备也有2-3kg，如何研制更小体积及重量的X荧光设备并应用对高空实时分析是一大难点，因此，确有必要对现有技术进行改进以解决现有技术之不足。

发明内容

针对上述背景技术的不足，本发明的目的是提供一种高空机载X荧光实时分析仪。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种高空机载X荧光实时分析仪，包括激发源、采样膜、探测装置、电源6、无线传输装置7、处理器；

其中，所述激发源包括固定连接的微型同位素X射线源1和准直器2；激发源发射出的射线照射在采样膜上，激发出采样膜上待测元素的特征X射线荧光，然后经探测装置收集；所述探测装置包括依次连接的微型硅漂移探测器4、微型数字化多道谱仪5，射线通过微型硅漂移探测器4进入微型数字化多道谱仪5；所述无线传输装置将探测装置处理过的信息发送至处理器中，所述电源6为探测装置和无线传输装置7提供电能。

进一步的，该分析仪外部为一铝合金盒8，所述激发源、采样膜、探测装置、电源、无线传输装置都固定于铝合金盒8中；所述铝合金盒8固定在云台10上，并通过云台10挂载在多轴固定翼飞行器11上。

作为一种优选，所述微型同位素X射线源1活度在1mCi以上；所述微型同位素X射线源1为²³⁸Pu，¹⁰⁹Cd，¹³⁷Cs，⁵⁵Fe，²⁴¹Am或者⁵⁷Co。

更进一步的，所述准直器2长度为0.5-2cm，孔径1-5mm，材质为纯铜。

更进一步的，所述采样膜采用空气重金属微粒粉尘检测专用滤膜3，采样膜孔径为2.5-10um，采样膜直径为50-70mm。

更进一步的，所述激发源与采样膜之间距离为10-20mm，激发源与采样膜成角度设置；所述微型硅漂移探测器4与采样膜之间距离为10-20mm，且探测装置与采样膜之间成相同角度设置。

更进一步的，所述微型数字化多道谱仪5通过网线与无线传输装置7连接。

更进一步的，所述无线传输装置7采用IEEE 802.11系列协议进行数据传输，将微型数字化多道谱仪5的能谱信息发射至处理器。

更进一步的，所述多轴固定翼飞行器11为6轴或8轴固定翼飞行器。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1、本发明利用X射线荧光分析技术（XRF），采用先进的高性能集成微型硅漂移探测系统及微型同位素源，搭建超微型X荧光实时分析仪；固定于多轴飞行器，实现高空作业，通过无线遥感实现飞行器与X荧光实时分析仪的实时控制与数据传输；实现对高空排污口污染物的实时监测，进行检测及预警；

2、本发明提供的分析仪中采样膜与微型硅漂移探测器以及激发源之间的距离控制在10-20mm，夹角在70度左右，具有较好的实验效果；

3、本发明采用空气重金属微粒粉尘检测专用滤膜，采样膜孔径为2.5um，直径为50mm，每次测量前须更换，准直器长度为0.5-2cm，孔径1-5mm，材质为纯铜保证了检测的准确性，并且采样快，效率高；

4、本发明检测范围广，检测限低，并且操作简单，无化学污染，测量时间短，安全可靠，具有广泛应用前景。

附图说明

图1为本发明装置示意图；

图2为实施例1中²³⁸Pu同位素源的能谱图；

图3为实施例1中检测多种金属能谱图；