(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210292655.5 (22)申请日 2022.03.24 (71)申请人 中科合肥智慧农业协同创新研究院 地址 230031 安徽省合肥市长 丰县双凤开 发区金江路32 号合肥智慧农业协同创 新研究院 (72)发明人 汪六三　王儒敬　刘洋　黄子良　 郑世健　 (74)专利代理 机构 合肥国和专利代理事务所 (普通合伙) 34131 专利代理师 张祥骞 (51)Int.Cl. G01N 21/73(2006.01) G01N 21/01(2006.01) (54)发明名称 一种便携式重金属检测装置及其检测方法 (57)摘要 本发明涉及一种便携式重金属检测装置及 其检测方法， 与现有技术相比解决了现场重金属 检测装置 无法满足实际使用需要的缺陷。 本发明 中圆柱腔体的顶部开有通孔、 侧部开有两个相对 称的电极孔， 火花发生系统中的电极对分别插在 两个电极孔内， 圆柱腔体的侧部位于电极孔的上 方还开设有透镜孔， 透镜孔内安装有光谱收集透 镜， 光谱收集系统通过光纤与光谱收集透镜相 连， 被测样品放置于圆柱腔体下方， 平顶脉冲光 束通过通孔聚焦于圆柱腔体下方的被测样品上。 本发明将 激光诱导击穿光谱技术、 火花放电与圆 柱形腔体联用， 同时通过延时脉冲发生器主动精 准控制火花放电和等离子体发生后的时间间隔， 显著提高了光谱强度， 实现了便捷、 准确的重金 属检测。 权利要求书2页 说明书4页 附图4页 CN 114577781 A 2022.06.03 CN 114577781 A 1.一种便携式重金属检测装置， 包括激光激发系统、 火花发生系统、 光谱收集系统和圆 柱腔体(1)， 其特 征在于： 所述的激光激发系统包括激光驱动器(9)、 激光器(8)、 光束整形器(5)和聚焦透镜(4)， 激光驱动器(9)驱动激光器(8)发出高斯脉冲光束至光束整形器(5)， 光束整形器(5)将高斯 脉冲光束整 形成平顶脉冲光束至聚焦透镜(4)， 聚焦透镜(4)将整 形后的平顶脉冲光束聚焦 圆柱腔体(1)内； 所述的火花发生系统包括脉冲高压电源(15)、 电容器(14)和电极对(11)， 脉冲高压电源(15)给电容器(14)充电并给电极对(1 1)上电在空气中产生电火花； 所述的圆柱腔体(1)的顶部开有通孔(31)、 侧部开有两个相对称的电极孔(33)， 火花发 生系统中的电极对(11)分别插在两个电极孔(33)内， 圆柱腔体(1)的侧部位于电极孔(33) 的上方还开设有透镜孔(32)， 透镜孔(32)内安装有光谱收集透镜(2)， 光谱收集系统通过光 纤(3)与光谱收集透镜(2)相连， 被测样品放置于圆柱腔 体(1)下方， 整形后的平顶脉冲光束 通过通孔(31)聚焦于圆柱腔体(1)下 方的被测样品上。 2.根据权利要求1所述的一种便携式重金属检测装置， 其特征在于： 所述的光谱收集系 统包括光谱收集透镜(2)、 光纤(3)、 光谱仪(6)和探测器(7)， 光谱收集透镜(2)将激发 的原 子、 离子光谱聚焦于光纤(3)， 光纤(3)与光谱仪(6)连接， 光谱仪(6)将获得的光谱进行分 光， 探测器(7)连接 于光谱仪(6)， 将分光后的光信号 转变成电信号。 3.根据权利要求1所述的一种便携式重金属检测装置， 其特征在于： 还包括延时脉冲发 生器(16)， 延时脉冲 发生器(16)的第一信号输出端、 第二信号输出端分别与脉冲高压电源 (15)、 激光驱动器(9)的信号输入端相连。 4.根据权利要求1所述的一种便携式重金属检测装置， 其特征在于： 还包括微型电机位 调组件A(13)和微型电机位调组件B(12)， 所述的聚焦透镜(4)安装在微型电机位调组件A (13)上， 所述的圆柱腔体(1)安装在微型电机位调组件B(12)上。 5.根据权利要求1所述的一种便携式重金属检测装置， 其特征在于： 还包括电磁加热器 (10)， 所述的 电磁加热器(10)包括钨舟和驱动电路， 电磁加热器(10)位于圆柱腔体(1)下 方， 被测样品放置在电磁加热器(10)的钨舟 上。 6.根据权利要求1所述的一种便携式重金属检测装置， 其特征在于： 所述的透镜孔(32) 斜向开设于圆柱腔体(1)的侧部 。 7.根据权利要求1所述的一种便携式重金属检测装置， 其特征在于： 所述激光器(8)发 出的脉冲光束为10 64nm、 532nm或23 3nm。 8.根据权利要求1所述的一种便携式重金属检测装置， 其特征在于： 所述电极对(11)的 两个电极固定于圆柱腔体(1)内， 两个电极的间距 为3mm， 圆柱腔 体(1)的内径 为4mm、 高度为 4mm。 9.根据权利要求1所述的一种便携式重金属检测装置， 其特征在于： 还包括嵌入式数据 处理系统， 所述的光谱收集系统与嵌入式数据处理系统相连并通过RS232接口进 行通信， 光 谱收集系统安装在外壳A(23)内， 嵌入式数据处理系统安装在外壳B(22)内， 外壳B(22)与外 壳A(23)采用分离式结构位于一便携式箱体内。 10.根据权利要求5所述的一种便携式重金属检测装置的检测方法， 其特征在于， 包括 以下步骤： 101)将被测样品进行切片， 厚度为 4mm；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114577781 A 2102)将被测样品放入钨舟中进行快速加热， 优化干燥电压和干燥时间， 其中干燥电压 为10V、 干燥时间为5s， 蒸发掉被测样品中的水分， 然后升高电压； 103)激光器(8)发出光束， 经过光束整形器(5)整形成平顶光束， 再聚焦于被测样品表 面， 激发等离 子体； 104)延时脉冲发生器(16)控制电极放电； 105)光谱仪(6)收集产生的等离 子体光谱； 106)微型电机位调组件A(13)调节聚焦透镜(4)的位置， 使被测样品光谱强度最大； 微 型电机位调组件B(12)调节圆柱腔体(1)位置， 再次使被测样品光谱强度最大； 开始样 品的 测量， 获取光谱数据， 光谱数据经 过嵌入式数据处 理系统处理后， 得到数据结果。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114577781 A 3