[实用新型]基于激光诱导击穿光谱技术检测地区酸雨严重程度的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及基于激光诱导击穿光谱技术检测地区酸雨严重程度的装置。

背景技术

酸雨是工业高度发展而出现的副产物，由于人类大量使用煤、石油、天然气等化石燃料，燃烧后产生的硫氧化物或氮氧化物，在大气中经过复杂的化学反应，形成硫酸或硝酸气溶胶，或为云、雨、雪、雾捕捉吸收，降到地面成为酸雨。如果形成酸性物质时没有云雨，则酸性物质会随着浮沉一起降落到地面，这叫做干沉降，以区别于酸雨、酸雪等湿沉降。干沉降物在地面遇水时复合成酸。酸云和酸雾中的酸性由于没有得到直径大得多的雨滴的稀释，因此它们的酸性要比酸雨强得多。高山区由于经常有云雾缭绕，因此酸雨区高山上森林受害最重，常成片死亡。为了解决和预防地区酸雨，我们需要知道地区酸雨的严重程度。目前我国还没有一种专门用来检测酸雨的严重程度的技术。

激光诱导击穿光谱技术于上世纪60年代被提出，但是当时该技术并没有获得快速的发展和应用。直至上世纪80年代，随着激光技术渐趋成熟以及光谱仪器性能的提高，关于LIBS 的基础理论、仪器装置与实际应用的研究工作才有了不断的发展和突破。在国内，近年来LIBS 技术研究已经起步，并逐步掀起研究热潮，在各行各业也开始得到应用。现存的基于，LIBS 技术构成了已知的用于分析材料成分以表征材料的物理分析方法。LIBS技术通常用于对处于固态、液态或气态形式的材料进行快速的在线直接分析(无需制备样品)。它使用材料的激光烧蚀以产生等离子体，然后使用光谱技术观察并分析等离子体的光谱，以确定材料的成分。更确切地，LIBS技术涉及将激光脉冲聚集到待分析的材料样品的表面，这导致微等离子体的形成。该微等离子体几乎是立即形成，换句话说，在完成激光脉冲之前形成。在激光脉冲结束时，原子和离子形式的微等离子体被去激发，然后再次发射辐射，分析仪捕捉该辐射并转换该辐射以获得描述构成样品的化学物质的光谱，可以方便的检测该物质的含量。

发明内容

本实用新型的目的在于建立一个检测地区酸雨的装置，该装置基于激光诱导击穿光谱技术，通过检测酸雨中硫元素含量来反映地区酸雨严重程度。

本实用新型所采用技术方案为：

本实用新型提出一种基于激光诱导击穿光谱技术检测地区酸雨严重程度的装置，包括激光烧蚀系统、LIBS测量系统和样品富集与吸附系统三个系统；

所述的激光烧蚀系统包括：飞秒固体脉冲激光器(14)、反射镜(13)、透镜(12)，待测样品存储在溶液槽(9)中，飞秒固体脉冲激光器(14)、反射镜(13)、透镜(12)放置在阀门(3)右侧管道外部，透镜(12)与阀门(3)右侧的测试管道相对应；

所述的LIBS测量系统包括：透镜(12)、光纤聚集头(5)、光谱仪(11)、ICCD(16)、计算机控制系统(7)、信号延时发生器(15)，光谱仪(17)与光纤聚集头(10)线路连接，计算机控制系统 (7)分别与飞秒固体脉冲激光器(14)、ICCD(16)、信号延时发生器(15)和样品室线路连接；所述的样品富集与吸附系统包括：4个控制阀门(1，2，3，4)、激光光谱仪的光纤聚集头(5)、内部空心的厚铁片(6)、自动搅拌棒(8)、溶液槽(9)。

本实用新型的装置特点：

溶液槽为密闭不透光的一个容器，并通过管路连接4个控制阀门(1，2，3，4，)；控制阀门(1) 控制溶液左侧被测液体进入。控制阀门(1)通过管道连接内部为空心的厚铁片，铁片左侧设有溶液入口。控制阀门(2)控制树脂溶液进入溶液槽。控制阀门(3)控制吸附反应后上层液体的流出。透镜紧贴控制阀门(3)右侧的测试管道上方，管道无泄漏损坏，仅在管道上方有一个圆形开口用于激光光谱仪的光束采集。控制阀门(4)控制吸附反应后的下层溶液流出。

本实用新型的有益效果为：

1.方便快捷的检测该地区酸雨中硫元素浓度，从而反应出该地区的酸雨严重程度。

2.便于发现地区酸雨严重程度的变化，有助于有关部门提前处理酸雨危害。

附图说明

下面结合附图及具体方式对本实用新型作进一步说明。

图1是本实用新型的装置图；

图1中：1为控制阀门；2为控制阀门；3为控制阀门；4为控制阀门；5为光纤聚集头； 6为内部为空心的厚铁片；7为计算机控制系统；8为自动搅拌棒；9为溶液槽；10为光纤聚集头；11为光谱仪；12为透镜；13为反射镜；14为飞秒固体脉冲激光器；15为信号延时发生器；16为ICCD。

具体实施方式