[发明专利]一种颗粒状物质重金属元素的激发装置及测试方法

说明书

本发明公开了一种颗粒状物质重金属元素的激发装置及测试方法，测试装置包括脉冲激光、聚焦透镜、混合腔、进样器、进气通道和吸附板，进样器和进气通道均与混合腔连通，聚焦透镜位于脉冲激光和吸附板之间，聚焦透镜的焦点在吸附板上，混合腔上设有喷嘴，喷嘴朝向所述焦点。发明方法通过向混合腔中通入氩气和颗粒物质，混合后喷出的颗粒物质在吸附板上形成颗粒状物质区域，聚焦后的脉冲激光激发颗粒物质产生等离子体，将等离子体信号导入光谱仪，分析得到颗粒状物质的重金属元素信息。本发明有效克服了激光诱导击穿光谱技术直接测试颗粒状物质时物质飞溅不稳定的问题，实现了颗粒状物质的在线测试，有效提升测试效率与稳定性。

技术领域

本发明涉及原子发射光谱技术领域，涉及一种颗粒状物质重金属元素的激发装置及测试方法。

背景技术

激光诱导击穿光谱(Laser Induced Breakdown Spectroscopy，LIBS)技术是一种原子发射光谱技术，产生于二十世纪六十年代。LIBS技术利用脉冲激光与样品表面作用产生等离子体，等离子体在衰减过程中辐射出特定频率的光子，产生特征谱线。通过对特征谱线的分析，可确定样品所含重金属元素的种类及含量。LIBS技术无需对样品进行预处理，具有实时、快速、原位、灵敏度高等优点，在工业应用中具有很大的潜力。

现代工业发展过程中，颗粒状物质(如煤粉、大气颗粒物等)与人们的生活及社会的生产越来越息息相关。因此，亟需一种针对颗粒状物质的分析与检测手段，LIBS技术成为一种潜在的选择。已公开的专利与文献较多的报道了粉末样品压片成型后使用LIBS技术进行测试，但粉末压制过程工艺相对复杂且耗时较多，与LIBS技术本身的优点不符。

但受限于LIBS技术自身的特点(激光作用点小，等离子体信号易受干扰而不稳定等)，且颗粒状物质不稳定，受激光作用容易飞溅，不利于等离子体信号的产生，因此，LIBS技术直接对颗粒状物质的测试有很大的不确定性。

发明内容

为解决上述问题，本发明旨在提供一种颗粒状物质重金属元素的激发装置及测试方法，可直接测试颗粒状物质中重金属元素的信息。

为达到上述目的，本发明提供的技术方案如下：

一种颗粒状物质重金属元素的激发装置，包括脉冲激光、聚焦透镜、混合腔、进样器、进气通道和吸附板，所述进样器和进气通道均与混合腔连通，所述聚焦透镜位于脉冲激光和吸附板之间，聚焦透镜的焦点在吸附板上，所述混合腔上设有喷嘴，喷嘴朝向所述焦点。

进一步的，所述混合腔的入口通过三通接头分别与进气通道和进样器相连。

优选的，所述混合腔为球形，所述混合腔的入口和喷嘴所在的直线穿过混合腔的中心。

进一步的，所述喷嘴上设有开关，所述进气通道中设有防止颗粒物质进入的隔离膜。

进一步的，所述脉冲激光垂直于吸附板。

优选的，所述吸附板固定于可移动平台上。吸附板随平台移动，保证每次激光均作用于不同的颗粒区。

进一步的，所述进样器为自动进样器。

利用上述装置直接测试颗粒状物质中重金属元素的方法，通过进气通道向混合腔中通入氩气，通过进样器向混合腔中通入颗粒物质，混合后的氩气和颗粒物质经混合腔的喷嘴喷出，喷出的颗粒物质吸附在吸附板上形成颗粒状物质区域，将脉冲激光通过聚焦透镜聚焦于颗粒状物质区域上，脉冲激光激发颗粒物质产生等离子体，将等离子体信号导入光谱仪，分析得到颗粒状物质的重金属元素信息。

进一步的，通过一个三通接口，使进样器中的颗粒状物质进入氩气通道中，使颗粒物质跟随氩气一起进入混合腔中。

进一步的，所述进样器依照固定流量自动输送颗粒物质，颗粒物质流量范围1～6g/min，氩气流量范围2～7L/min。