[发明专利]一种铍粉尘浓度在线监测设备及其监测方法

说明书

本发明公开一种铍粉尘浓度在线监测设备及其监测方法，该设备包括大气采样器、粉尘浓缩器、石英炬管、光纤光谱仪、四级杆滤质器、数据采集与处理单元、蓄电池和显示器。上述设备进行铍粉尘在线监测的方法为：首先大气采样器进行大气样本采集，之后将大气样本送入石英炬管内进行电离，然后利用光纤光谱仪和四级杆滤质器对电离后的大气样本进行测量分析，最后在数据采集与处理单元进行铍粉尘浓度计算，在低浓度铍粉尘环境中监测时，需在石英矩管前增加粉尘浓缩器。本发明公开的设备体积小，移动方便，可实现涉铍场所铍浓度的在线监测，在含铍粉尘浓度较高和含铍粉尘浓度较低的环境中均能通用；本发明公开的方法操作简单，监测铍粉尘浓度下限可达0.078μg/m³。

技术领域

本发明属于涉铍场所环境监测领域，具体而言，涉及一种铍粉尘浓度在线监测设备及其监测方法。

背景技术

铍是一种高毒性物质，从业人员长期吸入金属铍粉尘，会引起急、慢性铍病、“铍肺”病等职业病。当环境中的铍粉尘浓度超过25μg/m³，吸入者30分钟内急性中毒；当其浓度超过lmg/m³时，吸入者马上得急性肺炎，而且铍粉尘的致死率极高。GBZ2.1-2007《工作场所有害因素职业接触第1部分：化学有害因素》规定：作业区空气中铍的平均浓度不超过0.5μg/m³。在激光惯性约束聚变(ICF)研究中，常涉及粉末冶金压制铍圆片、铍微球溅射涂层制备和铍激光烧蚀等实验，这些实验均会产生铍粉尘，无论从职业健康防护，还是生态环境保护来说，有必要对上述实验的涉铍场所进行铍粉尘浓度监测。

目前，国内外并无市售的铍粉尘在线监测设备，更没有针对低浓度铍粉尘的在线监测设备。西北稀有金属材料研究院、湖南五矿铍业、中国工程物理研究院等铍生产单位，仍采用称重法对铍粉尘浓度进行测量。称重法测量铍粉尘浓度时，首先用大气采样器收集含铍粉尘，然后称重、消解，最后采用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)测定铍浓度，该方法虽然测量结果可信，但过程繁琐，测定周期长(4～7天)，且仪器庞大无法携带，无法做到对铍粉尘的在线监测。除此之外，市售的激光粉尘监测仪经过升级改造可用于高浓度铍粉尘的在线监测，粉尘监测仪的主要原理是基于经典光散射理论(Mie散射理论及其近似结论)，即光线通过粉尘介质，微粒对光线的散射和吸收使光强发生衰减，从而建立散射光强与粉尘浓度的关系，即可测定粉尘浓度，然而当所测粉尘浓度较低时，微粒的散射光信号很弱，从而无法监测。此外，激光粉尘仪在测量完粉尘总浓度后，还需要进一步确定其中的Be粉尘含量。目前，国产的激光粉尘仪，测量下限0.1mg/m³；英、德、美、法、日的直读式激光粉尘计，测量下限1μg/m³。即使经过升级改造，也很难用于铍粉尘浓度较低(小于0.5μg/m³)的场所进行粉尘在线监测。

因此，亟需一种铍粉尘浓度在线监测设备和监测方法，可以对铍粉尘浓度低于1μg/m³的涉铍场所进行实时在线监测，弥补市售激光粉尘仪的测量空白。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种铍粉尘浓度在线监测设备及监测方法。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：一种铍粉尘浓度在线监测设备，所述设备包括：

大气采样器，所述大气采样器连接采样管；

粉尘浓缩器，所述粉尘浓缩器通过连接管与大气采样器连接；

石英炬管，所述石英炬管通过连接管连接粉尘浓缩器，石英炬管外表面缠绕高频线圈，高频线圈连接射频电源；

四级杆滤质器，所述四级杆滤质器通过毛细管与石英矩管连接；

光纤光谱仪，所述光纤光谱仪通过光纤探头与石英矩管连接；

数据采集与处理单元，所述数据采集与处理单元分别与大气采样器、射频电源、光纤光谱仪和四级杆滤质器通过数据线和电源线连接；