[发明专利]一种多孔硅片基底及河道水质原位在线检测方法和系统

说明书

本发明涉及水质检测技术领域，尤其涉及一种多孔硅片基底，该基底可用于对水体中金属元素的检测，其特征是，包括硅片本体，硅片本体的上表面设有若干微孔孔道，微孔孔道内覆有纳米金层，纳米金层厚度为5～20nm。以多孔硅片作为基底，通过加热将液体样品转化为固体样品进行检测，削弱了外部环境因素对样品稳定性造成的影响，增加了等离子体谱线辐射的初始基态粒子数密度，从而起到增强信号的作用。多孔硅片中含有大量微孔腔体，通过孔道的约束作用限制了等离子的扩散，使得等离子体内部粒子密度增大，碰撞几率增加，从而使得等离子体光谱增强。本发明还涉及一种河道水质原位在线检测方法和系统，可在河道内随时随处对水体进行取样检测，操作便捷。

【技术领域】

本发明涉及水质检测技术领域，尤其涉及一种多孔硅片基底及河道水质原位在线检测方法和系统。

【背景技术】

由于化工、采矿、农业及生活污水等多种原因，我国水环境中的重金属污染问题十分突出，如长江、黄河、珠江、海河等主要河流都受到了不同程度的污染。重金属可以通过各种渠道进入水体后，通常难以在水中降解，造成水体污染，而且重金属元素易在生物体内富集，影响生物及人类健康，并且造成经济损失。因此，河流水质监测对经济及生态均有重要的意义。

常规的水体中重金属检测都是在河道中重点区域内取样后，再通过原子吸收光谱法、电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)、电化学法、液相色谱法等传统化学方法进行分析，由于此类分析设备体积较大，样品需要预处理，因此通常在监测站或者实验室内完成，无法进行连续自动监测。尤其是在大范围水域内，取样困难也导致了监测成本和难度增加。而激光诱导击穿光谱法(LIBS)是利用激光脉冲击穿样品产生等离子体，通过分析等离子体的特征光谱实现对样品中元素定量和定性检测。该方法具有实时快速的优点，目前被广泛应用于工业现场检测和海底金属元素探测等领域中。因此，LIBS技术在水质监测中具有良好的应用前景。但是受到液体样品内部压力、吸收、波动等多种因素的影响，LIBS检测液体样本的灵敏度大大降低而且检出限较高。而且对于水质原位检测来说，由于水流流动、风力等环境因素均对LIBS检测仪器的稳定性有所影响，造成检测精确度下降。这些均是制约LIBS技术在水质监测检测中发展的关键点。

【发明内容】

为解决上述背景技术中提出的问题，本发明提供一种多孔硅片基底及河道水质原位在线检测方法和系统，该方法、系统可用于检测水体中的Cr、Cd、Mn、Pd、Cu等金属元素。

本发明的技术解决方案如下：一种多孔硅片基底，该基底可用于对水体中金属元素的检测，包括硅片本体，所述硅片本体的上表面开设有若干微孔孔道，所述微孔孔道内覆有纳米金层，所述纳米金层厚度为5～20nm。

作为优选，所述硅片本体的厚度为0.8mm～1.5mm。

作为优选，所述硅片本体为p型单晶硅硅片，且所述硅片本体上的微孔孔道通过电化学刻蚀的方式制得。

作为优选，所述微孔孔道的直径为0.3mm～0.8mm，深度为0.15mm～0.3mm。

作为优选，所述微孔孔道内通过喷射纳米金颗粒的方式形成一层纳米金层。

一种河道水质原位在线检测方法，该方法基于上述的多孔硅片基底，该方法包括以下步骤：

S1.选片：提供上述的多孔硅片基底，并将其固定在检测用的样品台上；

S2.取样：通过取样器吸取定量水样，并将吸取的水样滴加到固定好的多孔硅片基底上；

S3.加热：将滴加有水样的多孔硅片基底转移至加热室内加热，以蒸发水分获得含有重金属的干燥样本；

S4.元素检测：采用激光诱导击穿光谱法对多孔硅片基底上的干燥样品进行元素检测；