[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

说明书

技术领域

本发明涉及农产品质量检测技术领域，尤其涉及一种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。

背景技术

茶叶是我国传统的保健饮品，是国际三大无酒精饮料之一，具有药理和保健功能，可防病治病，强身健体。但茶树是一种喜酸性土壤植物，在其生长过程中，植物因生理生化作用富集吸收大量的金属离子，从而使得土壤中的重金属-铅容易被茶树根系所吸收。有学者曾指出：茶叶污染问题主要表现在铅和氟两种元素上，其中铅的污染来源较多，一是由于化肥施用量的增大，使得土壤基质中的铅含量高；二是茶园周围大气中的铅浓度增高，这与汽车量的增加有密切关系，汽车排放的尾气中含有大量的铅，从而造成茶园中茶树的污染；三是为增加茶叶的光色泽在茶叶里添加大量的铅铬绿，进而使得正常的茶叶中含铅量超标。同时，茶树具有富集土壤中氟元素的能力，氟对人体健康有双重性，适量的氟有益于防止龋齿，过量则引起氟中毒，为此将这种特殊类型的氟中毒称为“饮茶型氟中毒”；因此，急需一种快速、准确、可靠的茶叶质量检测方法，以保证茶叶质量，维护消费者合法权益，保障人们的健康。目前，茶叶中重金属元素的检测方法主要有原子吸收光谱法、等离子体质谱法或电感耦合等离子体发射光谱法等。然而，这些方法操作复杂、周期长，通常需要消耗大量化学试剂并造成环境污染，无法满足市场现场抽查分析检测的要求。

激光诱导击穿光谱技术(简称LIBS)作为一种非接触式光学原位检测手段，其原理是利用高能量短脉冲的激光与物体表面相互作用，产生瞬态等离子体来获取物质成分(定性分析)和浓度(定量分析)的分析技术。可实现多元素同时快速分析，样品无需复杂的预处理；但传统LIBS技术在实际应用中存在灵敏度较差、检测极限较高的局限性，进而阻碍该技术在检测领域的发展与应用，尤其是一些检测限低的标准检测领域。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供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，以解决上述背景技术中的缺点。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

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，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。

在本发明中，所述Nd：YAG激光器输出的激光光束波长为532nm或1024 nm。

在本发明中，所述高分辨率光谱仪集成有像素为1024x256的增强型CCD (ICCD)探测器，光谱分辨率更高。

在本发明中，所述光纤探头通过光纤与高分辨率光谱仪连接。

在本发明中，所述波长可调谐激光器的波长范围为192nm～2600nm。

在本发明中，波长可调谐激光器的激发波长为283.31nm或623.96nm。

在本发明中，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，通过控制转轴使茶叶样品保持匀速旋转运动，防止激光光束与茶叶样品作用于同一个点。

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