[发明专利]一种利用激光探针快速检测矿浆的装置

说明书

技术领域

本发明属于液体检测与光谱分析相关技术领域，更具体地，涉及一种利用激光探针快速检测矿浆的装置。

背景技术

激光探针技术又称激光诱导击穿光谱技术(laser-induced breakdown spectroscopy，简称LIBS)，是一种通过分析原子发射光谱信息来实时在线检测物质成分的新技术。该技术利用高能量的激光对材料进行烧蚀，在击穿点形成等离子体，通过对等离子体冷却过程中发射出来的元素特征谱线种类及其强度进行分析，可判断材料中元素的组成与含量的多少。激光探针技术具有分析速度快、基本无需样品预处理、多元素同时检测等优点，这是传统的化学分析方法所不具备的。

LIBS技术在检测固体样品方面已经非常成熟，取得了一系列重大的成果，而在液桨检测方面则稍逊一筹。LIBS技术用于固体检测时，固体样品形态稳定，在与激光相互作用时能够保持长时间的稳定，检测效果较好，而LIBS技术在检测液桨样品时，达不到固体样品的检测效果，原因主要有以下几点：1.当激光作用到样品表面时，液体易发生溅射，溅射出来的液体会吸收或者遮挡等离子体发射出的光，影响检测结果，甚至污染光学测量系统；2.液桨与固体样品相比，自身形态是不稳定的，激光与其相互作用的过程中所产生的冲击波会使液桨表面产生波动，影响激光对焦焦距和光谱仪焦距的准确性，使得检测结果的准确性下降，而且降低了实验的重复性；3.液桨是由固体颗粒和溶液混合而成的产物，在检测过程中固体颗粒会发生沉淀，改变了检测点位置样品的特性，这将极大地影响检测的准确性，同时也会降低实验的重复性；4.由于水溶液被激光加热后迅速蒸发，将吸收大量能量，从而导致击穿能量降低，光谱强度减弱，等离子体寿命减短等。这些问题都会影响光谱数据的采集和分析，进而影响实验结果。

目前，本领域相关技术人员已经做了一些研究，如emal E.Eseller等人将矿浆样品干燥制片(Applied Optics,2010,49(13):C21-C26)，这种方式避免了液体检测的一系列问题，检测效果较好，但是该方法制样时间较长，不适合于快速在线检测；又如Seong Yong Oh等人设计了两种样品循环装置来快速检测矿浆样品(Applied Optics,2007,46(19):4020-4025)，并对两种样品循环装置分别进行了优化实验，将最优的检测结果进行了对比；这两种样品循环装置均可以减少液体飞溅对仪器的污染，但是结构复杂，且固体颗粒的沉降问题依然会对其造成困扰，光谱稳定性还需要进一步的提高。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种利用激光探针快速检测矿浆的装置，其基于矿浆检测的特点，针对矿浆检测装置的结构及部件联接关系进行了设计。所述装置将矿浆样品由静止的形态转换成流动的液柱形态，每次激光与样品相互作用时，样品的作用面保持相对稳定，避免了激光与样品相互作用过程中矿浆样品表面波动对实验结果造成的影响；样品容器是一个比较封闭的空间，只有一个供激光通过的小孔，而在样品容器的内部还有内套管，可以进一步限制样品的飞溅，其中内套管的前后两端均开有开孔，大部分的飞溅物将从其后方的小孔飞出以进入样品容器，再次进入样品循环中；所述装置基本为垂直结构，没有可供固体颗粒沉淀的条件，样品经由喷口喷出后立刻进入样品容器，被蠕动泵重新泵入胶管以进入样品循环中，提高了检测结果的稳定性。此外，所述装置结构简单，周期较短，能够实现快速在线检测，提高了检测的稳定性及检测的精确度。

为实现上述目的，本发明提供了一种利用激光探针快速检测矿浆的装置，其包括LIBS组件及样品组件，其特征在于：

所述样品组件包括连接于所述LIBS组件的3D位移平台、垂直固定在所述3D位移平台上的主立杆、一端分别沿着所述主立杆自上而下间隔连接在所述主立杆上的胶管稳固机构、喷头固定机构及样品容器固定机构、连接于所述喷头固定机构的另一端的喷头、套设在所述喷头上的内套管、底端穿过所述样品容器固定机构的另一端的样品容器、一端穿过所述胶管稳固机构的另一端后与所述喷头相连通的胶管及设置在所述胶管上的蠕动泵，所述蠕动泵用于抽取矿浆以将矿浆由静止的形态转换成流动的液柱形态；

所述内套管及所述喷头部分的收容于所述样品容器内；所述胶管的另一端连接于所述容样品容器的出口端或者矿浆运输管；所述样品容器位于所述喷头固定机构的下方。