[发明专利]基于共振激发激光诱导击穿光谱快速检测茶叶重金属的装置

权利要求书

1.基于共振激发激光诱导击穿光谱快速检测茶叶重金属的装置，包括Nd：YAG激光器、波长可调谐激光器、高分辨率光谱仪、数字脉冲延时发生器、反射镜、聚焦透镜、采集透镜、光纤探头、三维旋转平台及处理终端，其特征在于，所述Nd：YAG激光器输出的激光光束与反射镜处于同一平面，且反射镜位于Nd：YAG激光器的水平方向45°，聚焦透镜设置在反射镜正下方；所述三维旋转平台置于聚焦透镜正下方，三维旋转平台上放置有用于通过激光光束进行烧蚀击穿产生等离子体的茶叶样品，采集透镜置于三维旋转平台的斜上方，光纤探头置于采集透镜斜上方，且光纤探头与高分辨率光谱仪连接，高分辨率光谱仪与处理终端连接；同时Nd：YAG激光器、波长可调谐激光器、高分辨率光谱仪分别与数字脉冲延时发生器连接，数字脉冲延时发生器为Nd：YAG激光器、波长可调谐激光器、高分辨率光谱仪提供同步时序，光谱数据输入至处理终端进行快速检测。

2.根据权利要求1所述的基于共振激发激光诱导击穿光谱快速检测茶叶重金属的装置，其特征在于，所述Nd：YAG激光器输出的激光光束波长为532nm或1024nm。

3.根据权利要求1所述的基于共振激发激光诱导击穿光谱快速检测茶叶重金属的装置，其特征在于，所述高分辨率光谱仪集成有像素为1024x256的增强型CCD探测器。

4.根据权利要求1所述的基于共振激发激光诱导击穿光谱快速检测茶叶重金属的装置，其特征在于，所述光纤探头通过光纤与高分辨率光谱仪连接。

5.根据权利要求1所述的基于共振激发激光诱导击穿光谱快速检测茶叶重金属的装置，其特征在于，所述波长可调谐激光器的波长范围为192nm～2600nm。

6.根据权利要求5所述的基于共振激发激光诱导击穿光谱快速检测茶叶重金属的装置，其特征在于，波长可调谐激光器的激发波长为283.31nm或623.96nm。

7.根据权利要求1所述的基于共振激发激光诱导击穿光谱快速检测茶叶重金属的装置，其特征在于，所述三维旋转平台包括圆盘与转轴，且转轴固定在圆盘底部。

8.根据权利要求1～7任一项所述的基于共振激发激光诱导击穿光谱快速检测茶叶重金属的装置，其特征在于，利用上述检测装置对茶叶中的重金属进行检测，具体步骤如下：

1)制备茶叶样品

对茶叶样品进行烘干、粉碎、压片预处理；

2)获取茶叶样品光谱数据

通过数字脉冲延时发生器触发Nd：YAG激光器、波长可调谐激光器和高分辨率光谱仪，Nd：YAG激光器先发出一束激光，通过聚焦透镜在茶叶样品表面产生等离子体，一定延时后波长可调谐激光器发出另一束特定波长的激光，再次激发等离子体，当等离子体中高能级电子跃迁回基态或较低能级时发射出与共振激发激光波长相同或不同的特征辐射，即形成荧光光谱，荧光光谱信号经采集透镜、光纤探头至高分辨率光谱仪，高分辨率光谱仪对再次激发的荧光光谱信号进行数据采集与光电转化，以产生茶叶样品的光谱数据；

3)分离光谱数据中的噪声

引入FFT变换分离对步骤2)中所得光谱数据进行分离，得到仅含少量白噪声的发射信号光谱；

4)建立茶叶重金属含量定量模型

在处理终端中，对步骤3)所得的发射信号光谱，通过主成分分析法分析影响待测元素的谱线，借鉴内标分析法，对待测元素的各能级谱线强度加权组合后，再采用内标元素的各能级谱线加权组合强度作为参考信号，同时确定模型自变量，根据分析元素浓度和自变量建立基于化学计量学的多元非线性回归或偏最小二乘法的多元变量校正模型，反演算推出未知浓度的茶叶中重金属含量，从而实现快速实时精确定量分析茶叶中痕量元素污染物。