一種微型金屬離子檢測裝置的製作方法
2023-12-05 17:09:56 2
專利名稱：一種微型金屬離子檢測裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及離子檢測裝置，特別涉及利用金屬元素焰色反應特性對金屬離子檢測的微型金屬離子檢測裝置。
背景技術：
現有商品化的液相中的重金屬金屬汙染物測量儀，主要基於原子光譜技術(原子吸收、原子發射、原子螢光)、無機質譜分析技術、紫外可見光譜吸收技術(比色法)和電化學分析技術(陽極溶出伏安法)等。原子光譜儀和質譜儀結構複雜，價格昂貴高，且樣品預處理繁瑣，兩者均無法實現樣品的現場分析；紫外可見光譜吸收法和電化學方法雖然儀器結構簡單、成本低廉，但是存在分析靈敏度低和重複性差等問題。
實用新型內容本實用新型的目的在於提供一種微型金屬離子檢測裝置，該裝置結構簡單，成本低；能夠實現液相中金屬汙染物的離子成分快速分析以及實現液體樣品的無泵自動引入。本實用新型克服了現有檢測技術的不足，以簡單的結構和廉價的成本實現液相中重金屬金屬汙染物定量分析並可實現樣品的現場分析。本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是:一種微型金屬離子檢測裝置，其特徵是，包括遮光輔助系統、微型火焰源、進樣單元和光譜檢測單元；所述遮光輔助系統包括立方體型外殼和立方體型內殼，所述外殼頂部設有長方形通風外孔，內殼頂部設有長方形通風內孔，所述通風外孔和通風內孔均呈陣列分布，外殼上的通風外孔和內殼上的通風內孔交錯分布；所述外殼頂部還設有一圓形通孔一，內殼頂部對應於圓形通孔一位置處設有一圓形通孔二 ；所述內殼內部側邊還設有一長方形固定板，所述長方形固定板平行於內殼頂面，所述固定板上對應於圓形通孔一和圓形通孔二位置處設有圓形通孔三；所述微型火焰源包括丁烷噴燈，所述丁烷噴燈固定在內殼的底面上；所述進樣單元包括進樣管、表面皿和圓臺；所述圓臺固定在內殼的底面上,表面皿設置在圓臺頂部，所述進樣管傾斜固定在表面皿中，所述進樣管的水平傾斜角度為10° 20。；所述光譜檢測單元包括石英片、光譜探頭和CXD光譜儀器，所述CXD光譜儀器設置在遮光輔助系統的外部；所述進樣管的上部埠通向丁烷噴燈，所述石英片設置於丁烷噴燈噴嘴的上部，所述光譜探頭設置於石英片的上面，光譜探頭穿過圓形通孔三，固定在固定板上，所述光譜探頭上端連有數據線，光譜探頭上的數據線依次穿過圓形通孔二和圓形通孔一連接於所述的CXD光譜儀器上。 優選的，所述進樣管為石英毛細管。[0012]優選的，所述光譜探頭和石英毛細管的相對位置成80° 70°。本實用新型具有以下突出的有益效果:(I)本實用新型簡化了儀器的結構，降低了儀器成本，能實現多個組分的同時高靈敏分析，有利於現場分析。(2)利用毛細管的毛細現象，將進樣管的水平傾斜角度控制在10° 20°，所測液體由於液體表面張力而液面上升，到達毛細管上埠，從而實現待測液體的無泵自動引入。(3)本實用新型利用常見的物理規律和精準便捷的光譜分析，提高了檢測液相中金屬離子的靈敏度，實現了檢測的微型化。(4)遮光輔助系統的雙層設計實現了裝置的遮光功能，降低室內光對光譜分析的影響，提高了檢測的靈敏度和檢測結果準確性，而且實現了合理通風的功能。
附圖1是本實用新型的結構示意圖；附圖2是本實用新型的遮光輔助系統頂部結構示意圖；附圖標記說明:I 丁烷噴燈，2進樣管，3石英片，4光譜探頭，5外殼，6內殼，7C⑶光譜儀器，8固定板，21表面皿，22圓臺，51通風外孔，52圓形通孔一，61通風內孔，62圓形通孔二，81圓形通孔三。
具體實施方式
如圖1、圖2所示，一種微型金屬離子檢測裝置，包括遮光輔助系統、微型火焰源、進樣單元和光譜檢測單元。所述遮光輔助系統包括立方體型外殼5和立方體型內殼6,所述外殼5頂部設有長方形通風外孔51，內殼頂部設有長方形通風內孔61，所述通風外孔51和通風內孔61均呈陣列分布，外殼上的通風外孔51和內殼上的通風內孔61交錯分布，不相互重疊；可以達到透氣而不透光的效果，可以降低室內光對光譜分析的影響，提高檢測的靈敏度和檢測結果準確性。所述外殼頂部還設有一圓形通孔一 52，內殼頂部對應於圓形通孔一 52位置處設有一圓形通孔二 62 ;所述內殼6內部側邊還設有一長方形固定板8，所述長方形固定板8平行於內殼6頂面，所述固定板8上對應於圓形通孔一 52和圓形通孔二 62位置處設有圓形通孔三81。所述微型火焰源包括丁烷噴燈I，所述丁烷噴燈I固定在內殼6的底面上；丁烷燃燒時具有淡藍色火焰，焰色光譜穩定且無幹擾激發譜線，提高進液檢測的靈敏度。所述進樣單元包括進樣管2、表面皿21和圓臺22 ;所述圓臺22固定在內殼6的底面上，表面皿21設置在圓臺22頂部，所述進樣管2傾斜固定在表面皿21中，所述進樣管2的水平傾斜角度為10° 20° ;進樣管2為石英毛細管，能承受火焰的高溫而不變形，保障進液的穩定性。毛細管進樣器的水平傾斜角度控制在固定角度，所測液體由於液體表面張力而液面上升，到達毛細管上埠，從而實現待測液體的無泵自動引入。所述光譜檢測單元包括石英片3、光譜探頭4和CXD光譜儀器7，所述CXD光譜儀器7設置在遮光輔助系統的外部；所述進樣管2的上部埠通向丁烷噴燈I，所述石英片3設置於丁烷噴燈I噴嘴的上部，所述光譜探頭4設置於石英片3的上面，這種設置方法可以保護光譜探頭，降低高溫火焰對探頭的耗損。光譜探頭4穿過圓形通孔三81，固定在固定板8上，所述光譜探頭4上端連有數據線，光譜探頭4上的數據線依次穿過圓形通孔二 62和圓形通孔一 61連接於遮光輔助系統外部的CXD光譜儀器7上。所述光譜探頭4和進樣管2的相對位置成80° 70°，光譜探頭豎直向下，檢測過程中光譜探頭4避開進樣管2噴出的液體。在使用過程中，將待測液體樣品加入到表面皿中，將進樣管插入到表面皿中液面以下，液體樣品由於液體表面張力上升到毛細管的上端，實現液體樣品的無泵自動引入。進液完成後，樣品溶液噴至丁烷噴燈高溫火焰處，樣品溶液中金屬離子因受熱而發射特徵譜線，發生焰色反應，光譜探頭獲得焰色反應中火焰的焰色信號並傳遞到CCD光譜儀器中。CCD光譜儀器記錄焰色反應時樣品的特徵譜線信號，通過分析標準(金屬)離子的熱激發譜線範圍、標準(重金屬)離子溶液的信號強度與溶液濃度的關係，建立定量分析模型，實現對未知液相樣品液中金屬汙染物所含離子的快速分析，既可以定量分析，又可以直觀看出樣品中金屬離子含量的多少。利用標準金屬離子源對系統進行定標，得到的定量分析模型具有線性範圍，重現性好，檢測靈敏度高等優點。具體使用舉例如下:例一:採用該裝置對汙染水體樣品溶液檢測，檢測3分鐘，得到的樣品中有重金屬Cu2+, Mg2+, Ag+ 等，濃度為:C (Cu2+) =0.01mg/L, C (Mg2+) =0.02mg/L, C (Ag+) =0.005mg/L。例二:採用該系統對生活中的泉水(硬水)和飲用水(軟水)進行離子監測，得到泉水中Ca2+和Mg2+的濃度遠遠大於飲用水中的Ca2+和Mg2+濃度。
權利要求1.一種微型金屬離子檢測裝置，其特徵是，包括遮光輔助系統、微型火焰源、進樣單元和光譜檢測單元； 所述遮光輔助系統包括立方體型外殼和立方體型內殼，所述外殼頂部設有長方形通風外孔，內殼頂部設有長方形通風內孔，所述通風外孔和通風內孔均呈陣列分布，外殼上的通風外孔和內殼上的通風內孔交錯分布；所述外殼頂部還設有一圓形通孔一，內殼頂部對應於圓形通孔一位置處設有一圓形通孔二；所述內殼內部側邊還設有一長方形固定板，所述長方形固定板平行於內殼頂面，所述固定板上對應於圓形通孔一和圓形通孔二位置處設有圓形通孔三； 所述微型火焰源包括丁烷噴燈，所述丁烷噴燈固定在內殼的底面上； 所述進樣單元包括進樣管、表面皿和圓臺；所述圓臺固定在內殼的底面上，表面皿設置在圓臺頂部，所述進樣管傾斜固定在表面皿中，所述進樣管的水平傾斜角度為10° 20。； 所述光譜檢測單元包括石英片、光譜探頭和CCD光譜儀器，所述CCD光譜儀器設置在遮光輔助系統的外部； 所述進樣管的上部埠通向丁烷噴燈，所述石英片設置於丁烷噴燈噴嘴的上部，所述光譜探頭設置於石英片的上面，光譜探頭穿過圓形通孔三固定在固定板上，所述光譜探頭上端連有數據線，光譜探頭上的數據線依次穿過圓形通孔二和圓形通孔一連接於所述的CXD光譜儀器上。
2.根據權利要求1所述的一種微型金屬離子檢測裝置，其特徵是，所述進樣管為石英毛細管。
3.根據權利要求1或2所述的一種微型金屬離子檢測裝置，其特徵是，所述光譜探頭和進樣管的相對位置成80°· 70°。
專利摘要本實用新型公開了一種微型金屬離子檢測裝置，主要解決現有分析儀器價格高，結構複雜或者價格低，靈敏度低、重複性差的問題。它包括遮光輔助系統、微型火焰源、進樣單元和光譜檢測單元；所述遮光輔助系統包括立方體型外殼和立方體型內殼，所述微型火焰源包括丁烷噴燈，所述丁烷噴燈固定在內殼的底面上；所述進樣單元包括進樣管、表面皿和圓臺；所述光譜檢測單元包括石英片、光譜探頭和CCD光譜儀器。本實用新型克服了現有檢測技術的不足，以簡單的結構和廉價的成本實現液相中重金屬金屬汙染物定量分析並可實現樣品的現場分析。
文檔編號G01N21/72GK203164124SQ201320140600
公開日2013年8月28日 申請日期2013年3月26日 優先權日2013年3月26日
發明者劉明, 武中臣, 馬鵬飛, 鞠亞軍, 董祚汝, 宋琦, 高凌山 申請人:劉明, 武中臣