(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 202210540135.1 (22)申请日 2022.05.18 (71)申请人 合肥中科环境 监测技术国家工程实 验室有限公司 地址 230088 安徽省合肥市蜀山区经济开 发区湖光路自主创新产业基地三期 (南区)A楼1907、 1908室 (72)发明人 秦飞虎　刘洋　王磊　姚康　连锋　 盛训超　汤咏　章国灿　刘刚　 赵淑章　 (74)专利代理 机构 合肥天明专利事务所(普通 合伙) 34115 专利代理师 金凯 (51)Int.Cl. G01N 21/73(2006.01)G01N 21/01(2006.01) (54)发明名称 光电组合高能量激发土壤重金属原位检测 设备及检测方法 (57)摘要 本发明公开了一种光电组合高能量激发土 壤重金属原位检测设备及检测方法， 包括： 系统 控制处理模块， 其包括光纤激光器、 光谱探测器； 全光纤光电组合系统， 其包括入射光纤模块、 光 电组合高能量激发模块、 设于光电组合高能量激 发模块下方的样品台以及探测光纤模块； 其中， 所述光纤激光器与入射光纤模块耦合并产生入 射光源， 所述入射光源与光电组合高能量激发模 块同步启动对样品台处的样品进行激发， 再通过 探测光纤模块将光信号汇集至光谱探测器 。 权利要求书2页 说明书5页 附图1页 CN 115096874 A 2022.09.23 CN 115096874 A 1.一种光电组合高能量激发土壤重金属原位检测设备， 其特 征在于， 包括： 系统控制处 理模块(1)， 其包括 光纤激光器(1 1)、 光谱探测器(12)； 全光纤光电组合系统(2)， 其包括入射光纤模块(21)、 光电组合高能量激发模块(22)、 设于光电组合高能量激发模块(2 2)下方的样品台(24)以及探测光纤模块(23)； 其中， 所述光纤激光器(11)与入射光纤模块(21)耦合并产生入射光源， 所述入射光源 与光电组合高能量激发模块(22)同步启动对样品台(2 4)处的样品进行激发， 再通过探测光 纤模块(23)将光信号汇集至光谱探测器(12)。 2.根据权利要求1所述的一种光电组合高能量激发土壤重金属原位检测设备， 其特征 在于， 所述入射 光源是由单点单色光源转变而成的面 域单色光源。 3.根据权利要求1所述的一种光电组合高能量激发土壤重金属原位检测设备， 其特征 在于， 所述样 品台(24)为三维转台， 其运动轨迹为： 沿所述三维转台轴线方向来回移动， 同 时， 以该轴线为中心线发生周向转动。 4.根据权利要求1所述的一种光电组合高能量激发土壤重金属原位检测设备， 其特征 在于， 所述入射光纤模块(21)包括入射光纤模块本体、 第一光纤跳线(211)和第一多模光纤 束(212)； 其中， 所述入射光纤模块本体通过第一光纤跳线(211)与光纤激光器(11)耦合， 所 述第一多模光纤束(212)的输出端连接 至光电组合高能量激发模块(2 2)的光纤入射端口。 5.根据权利要求1所述的一种光电组合高能量激发土壤重金属原位检测设备， 其特征 在于， 所述探测光纤模块(23)包括探测光纤模块本体、 第二光纤跳线(231)和第二多模光纤 束(232)； 其中， 所述探测光纤模块本体通过第二光纤跳线(231)与光谱探测器(12)耦合， 所 述第二多模光纤束(232)的输入端连接 至光电组合高能量激发模块(2 2)的光纤入射端口。 6.根据权利要求1所述的一种光电组合高能量激发土壤重金属原位检测设备， 其特征 在于， 所述系统控制处理模块(1)还包括尖端放电组件(13)， 所述尖端放电组件(13)包括两 个相平行的金属尖端， 两金属尖端之间的电压差为4 ‑6KV； 两金属尖端均连接至光电组合高 能量激发模块(2 2)的尖端放电端口。 7.根据权利要求1 ‑6任一项所述的一种光电组合高能量激发土壤重金属 原位检测设备 的检测方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1、 建立土壤基体类别数据库， 所述土壤基体类别数据库中包含待测的各种元素的特 征光谱分布数据； S2、 将待测样品压片后放置于样品台上， 通过入射光纤模块和光电组合高能量激发模 块共同辐 射样品台， 再通过探测光纤模块将样品台处产生的光信号传输至光谱探测器， 得 到不同光波段的光谱分布； S3、 将S2获取的光谱分布数据与S1中的特征光谱分布数据通过叠加效应结合， 以获得 样品中重金属元 素的种类数据以及样品所属土壤 基体类别； S4、 根据样品所属土壤基体类别， 针对性地分析S2中各个光波段的光谱分布数据， 得到 各重金属元 素的光谱幅值， 通过光谱区域积分 分析法获得 各重金属元 素的含量数据； S5、 显示各重金属元 素的种类数据和含量数据。 8.根据权利要求7 所述的检测方法， 其特 征在于， S1具体包括以下步骤： S11、 获取全国不同地区的代 表性土壤 基体， 制成标准土壤样片； S12、 通过国际标准ICP ‑OES法获取标准土壤样片中主要元素含量占比； 所述主要元素权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115096874 A 2包括Si、 Al、 F e、 Ca； S13、 通过所述主要元素占比关系划分得到包含不同类别土壤基体类别的土壤基体类 别数据库。 9.根据权利要求7所述的检测方法， 其特征在于， S2中获取不同光波段光谱分布的方法 具体包括以下步骤： S21、 提取待测样品中主 要元素的含量占比数据， 确定所属土壤 基体类别； S22、 通过光谱探测器探测待测土样中不同光波段的光谱分布， 经过信号处理后， 利用 NIST数据库分析 得到各重金属元 素的特征光谱数据。 10.根据权利要求7 所述的检测方法， 其特 征在于， S3中叠加效应具体为： 根据待测土样中单位浓度分配及各重金属元素自身光谱的叠加， 利用最小二乘法获取 各重金属元素数量及各元素光谱占比； 通过占比数据等效计算占比浓度， 反演出各重金属 元素种类的浓度。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115096874 A 3