本實(shí)用新型專利技術(shù)公開了一種基于溶出伏安的多種重金屬離子納米光學(xué)檢測(cè)裝置。該裝置包括進(jìn)樣系統(tǒng)、電化學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)和光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)組成。進(jìn)樣系統(tǒng)由微量蠕動(dòng)泵、蠕動(dòng)泵管、進(jìn)液腔、進(jìn)液穿刺針和出液穿刺針構(gòu)成，用于樣品進(jìn)液以及氣泡消除；電化學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)以納米杯陣列傳感器作為工作電極，與鉑絲對(duì)電極以及銀氯化銀參比電極構(gòu)成三電極系統(tǒng)；光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)由氙燈光源與CCD檢測(cè)器構(gòu)成。通過檢測(cè)在電化學(xué)反應(yīng)過程中納米杯陣列傳感器的透射率變化，可以實(shí)現(xiàn)多種重金屬同時(shí)檢測(cè)的目的。本實(shí)用新型專利技術(shù)裝置克服了現(xiàn)有光電耦合離子檢測(cè)方法的不足，能夠同時(shí)對(duì)多種離子進(jìn)行檢測(cè)區(qū)分，并且具有高靈敏度、穩(wěn)定性高、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本技術(shù)涉及一種基于納米杯陣列器件的離子檢測(cè)技術(shù)，尤其涉及一種基于溶出伏安法能夠?qū)Χ喾N重金屬離子同時(shí)檢測(cè)的局部等離子共振檢測(cè)裝置。
技術(shù)介紹
在農(nóng)業(yè)中，如果土壤重金屬離子的量大于生態(tài)系統(tǒng)的承受范圍，則土壤的成分以及性質(zhì)將發(fā)生變異，從而降低農(nóng)作物的產(chǎn)量和質(zhì)量；另外，在環(huán)境水體中，過量的重金屬離子往往會(huì)對(duì)人體造成嚴(yán)重的損害，其中包括神經(jīng)系統(tǒng)紊亂以及新陳代謝受損等。因此，人們需要對(duì)環(huán)境中的重金屬離子含量進(jìn)行快速有效的監(jiān)測(cè)。目前，對(duì)重金屬離子的監(jiān)測(cè)一般依靠實(shí)驗(yàn)室儀器進(jìn)行，例如傳統(tǒng)的電化學(xué)檢測(cè)方法。電化學(xué)檢測(cè)方法利用重金屬離子的電化學(xué)反應(yīng)特性，可以對(duì)溶液中的重金屬離子進(jìn)行高效而且靈敏的檢測(cè)。這種監(jiān)測(cè)方法雖然有效可靠，但是因?yàn)闄z測(cè)周期往往較長，不能適用于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)以及快速檢測(cè)。針對(duì)于此，納米光學(xué)檢測(cè)技術(shù)開始受到人們的關(guān)注并漸漸開始應(yīng)用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)領(lǐng)域中。納米光學(xué)檢測(cè)技術(shù)通過利用檢測(cè)元件表面的周期性納米級(jí)別結(jié)構(gòu)所引起等離子共振現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同種類的離子進(jìn)行快速簡(jiǎn)便的檢測(cè)，相比較傳統(tǒng)方法而言具有較大應(yīng)用前景。然而納米光學(xué)檢測(cè)技術(shù)要求被檢測(cè)物質(zhì)需要和納米結(jié)構(gòu)表面有較大程度的接觸或反應(yīng)，以引起足夠明顯的等離子共振現(xiàn)象，因此不少納米光學(xué)檢測(cè)器件為了增強(qiáng)信號(hào)強(qiáng)度而對(duì)器件表面進(jìn)行額外修飾或者標(biāo)記以增強(qiáng)其選擇性與靈敏度，在一定程度上增加了器件的復(fù)雜度以及穩(wěn)定性，很難實(shí)現(xiàn)對(duì)于多種重金屬離子的同時(shí)檢測(cè)。本技術(shù)通過結(jié)合電化學(xué)檢測(cè)方法以及納米光學(xué)檢測(cè)方法，在保證器件的高靈敏度及選擇性的前提下，避免了對(duì)納米結(jié)構(gòu)表面的額外修飾，從而增加了器件的穩(wěn)定性以及可重復(fù)使用性。相比于傳統(tǒng)的電化學(xué)檢測(cè)方法而言，該技術(shù)減弱了對(duì)檢測(cè)溶液環(huán)境的嚴(yán)格要求，可應(yīng)用于高度集成化的檢測(cè)設(shè)備。相比較同類型的光電耦合檢測(cè)技術(shù)，本技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)多種混合重金屬離子的同時(shí)檢測(cè)，具有廣闊的應(yīng)用前景。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本技術(shù)的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種基于溶出伏安的多種重金屬離子納米光學(xué)檢測(cè)裝置。本技術(shù)的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：一種基于溶出伏安的多種重金屬離子納米光學(xué)檢測(cè)裝置，包括：環(huán)境室、支架系統(tǒng)、進(jìn)樣系統(tǒng)、密閉電化學(xué)檢測(cè)室、光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)、集成控制電路板和數(shù)據(jù)傳輸接口；其中，環(huán)境
室由裝置底座以及環(huán)境室外殼構(gòu)成；支架系統(tǒng)由檢測(cè)室底座和固定在檢測(cè)室底座上的光學(xué)支架構(gòu)成；檢測(cè)室底座固定在裝置底座上；進(jìn)樣系統(tǒng)由微量蠕動(dòng)泵、蠕動(dòng)泵管、進(jìn)液腔、進(jìn)液穿刺針和出液穿刺針構(gòu)成；微量蠕動(dòng)泵固定在環(huán)境室外殼上，通過蠕動(dòng)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)進(jìn)行供能，其外部通過蠕動(dòng)泵外殼與外界分隔；進(jìn)液腔固定在環(huán)境室外殼上，可以容納待檢測(cè)樣液，由腔體壁以及密閉蓋構(gòu)成；密閉電化學(xué)檢測(cè)室置于檢測(cè)室底座上，由檢測(cè)室外壁和檢測(cè)室頂蓋構(gòu)成，檢測(cè)室頂蓋上設(shè)有兩個(gè)直通接頭，進(jìn)液穿刺針和出液穿刺針分別穿過直通接頭，待檢測(cè)樣液通過進(jìn)液穿刺針進(jìn)入電化學(xué)檢測(cè)室，電化學(xué)檢測(cè)室內(nèi)的樣液通過出液穿刺針離開電化學(xué)檢測(cè)室；進(jìn)液腔通過蠕動(dòng)泵管連通進(jìn)液穿刺針，微量蠕動(dòng)泵通過蠕動(dòng)泵管連通出液穿刺針；在電化學(xué)檢測(cè)室的底部固定納米杯陣列傳感器，納米杯陣列傳感器通過導(dǎo)線引出作為工作電極；檢測(cè)室頂蓋上分別固定對(duì)電極和參比電極，使其浸入電化學(xué)檢測(cè)室內(nèi)的樣液環(huán)境中；所述工作電極、對(duì)電極和參比電極構(gòu)成電化學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)；光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)包括CCD檢測(cè)器以及氙燈光源；氙燈光源固定在裝置底座上，CCD檢測(cè)器固定在光學(xué)支架上，氙燈光源正對(duì)CCD檢測(cè)器；集成控制電路板固定在裝置底座上，通過數(shù)據(jù)傳輸接口連接到電腦；所述納米杯陣列傳感器表面規(guī)則分布直徑為百納米級(jí)的杯狀結(jié)構(gòu)，杯側(cè)壁濺射沉積納米金顆粒。所述檢測(cè)室頂蓋與檢測(cè)室外壁可采用石英玻璃材料。進(jìn)一步地，所述對(duì)電極為鉑絲對(duì)電極，參比電極為銀氯化銀參比電極。本技術(shù)具有以下有益效果：本技術(shù)裝置實(shí)現(xiàn)了三種重金屬離子的種類檢測(cè)以及濃度檢測(cè)，同時(shí)簡(jiǎn)化了傳統(tǒng)光電耦合檢測(cè)系統(tǒng)。本技術(shù)相比較傳統(tǒng)的電化學(xué)檢測(cè)方法，具有高穩(wěn)定性、高靈敏度的特點(diǎn)；與傳統(tǒng)納米光學(xué)離子檢測(cè)手段相比，本技術(shù)免除了對(duì)納米結(jié)構(gòu)表面的額外特異性修飾或標(biāo)記，具有高靈敏度、器件制備方式簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性高的優(yōu)勢(shì)。根據(jù)以上優(yōu)點(diǎn)，本技術(shù)裝置可廣泛用于重金屬離子檢測(cè)的相關(guān)領(lǐng)域。附圖說明圖1是本技術(shù)所使用的光學(xué)-電化學(xué)耦合納米杯陣列器件檢測(cè)裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本技術(shù)所使用的光學(xué)-電化學(xué)耦合納米杯陣列器件檢測(cè)裝置外部結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本技術(shù)密閉電化學(xué)檢測(cè)室的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本技術(shù)納米杯陣列傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖中：數(shù)據(jù)傳輸接口1、集成控制電路板2、檢測(cè)室底座3、密閉電化學(xué)檢測(cè)室4、進(jìn)液腔5、蠕動(dòng)泵管6、CCD檢測(cè)器7、裝置底座8、環(huán)境室外殼9、氙燈光源10、微量蠕動(dòng)泵11、直通接頭12、光學(xué)支架13、腔體壁51、密閉蓋
52、蠕動(dòng)泵外殼111、蠕動(dòng)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)112、檢測(cè)室外壁41、回流穿刺針42、銀氯化銀參比電極43、檢測(cè)室頂蓋44、納米杯陣列傳感器45、入流穿刺針46、鉑絲對(duì)電極47，納米金顆粒14，納米杯結(jié)構(gòu)15。具體實(shí)施方式以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本技術(shù)作詳細(xì)描述，但不是限制本技術(shù)。如圖1-圖3所示，本技術(shù)所使用的多種重金屬離子納米光學(xué)檢測(cè)裝置，包括：環(huán)境室、支架系統(tǒng)、進(jìn)樣系統(tǒng)、密閉電化學(xué)檢測(cè)室4、光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)、集成控制電路板2和數(shù)據(jù)傳輸接口1；其中，環(huán)境室由裝置底座8以及環(huán)境室外殼9構(gòu)成；支架系統(tǒng)由檢測(cè)室底座3和固定在檢測(cè)室底座3上的光學(xué)支架13構(gòu)成；檢測(cè)室底座3固定在裝置底座8上；進(jìn)樣系統(tǒng)由微量蠕動(dòng)泵11、蠕動(dòng)泵管6、進(jìn)液腔5、進(jìn)液穿刺針46和出液穿刺針42構(gòu)成；微量蠕動(dòng)泵11固定在環(huán)境室外殼9上，通過蠕動(dòng)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)112進(jìn)行供能，其外部通過蠕動(dòng)泵外殼111與外界分隔；進(jìn)液腔5固定在環(huán)境室外殼9上，可以容納待檢測(cè)樣液，由腔體壁51以及密閉蓋52構(gòu)成；密閉電化學(xué)檢測(cè)室4置于檢測(cè)室底座3上，由檢測(cè)室外壁41和檢測(cè)室頂蓋44構(gòu)成，檢測(cè)室頂蓋44上設(shè)有兩個(gè)直通接頭12，進(jìn)液穿刺針46和出液穿刺針42分別穿過直通接頭12，待檢測(cè)樣液通過進(jìn)液穿刺針46進(jìn)入電化學(xué)檢測(cè)室4，電化學(xué)檢測(cè)室4內(nèi)的樣液通過出液穿刺針42離開電化學(xué)檢測(cè)室4；進(jìn)液腔5通過蠕動(dòng)泵管6連通進(jìn)液穿刺針46，微量蠕動(dòng)泵11通過蠕動(dòng)泵管6連通出液穿刺針42；在電化學(xué)檢測(cè)室4的底部固定納米杯陣列傳感器45，納米杯陣列傳感器45通過導(dǎo)線引出作為工作電極；檢測(cè)室頂蓋44上分別固定對(duì)電極47和參比電極43，使其浸入電化學(xué)檢測(cè)室4內(nèi)的樣液環(huán)境中；所述工作電極、對(duì)電極47和參比電極43構(gòu)成電化學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)；光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)包括CCD檢測(cè)器7以及氙燈光源10；氙燈光源10固定在裝置底座8上，CCD檢測(cè)器7固定在光學(xué)支架13上，氙燈光源10正對(duì)CCD檢測(cè)器7；集成控制電路板2固定在裝置底座8上，對(duì)微量蠕動(dòng)泵11、電化學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)與光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行供電與控制，并將獲得的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)傳輸接口1實(shí)時(shí)傳輸?shù)诫娔X；所述納米杯陣列傳感器45表面規(guī)則分布直徑為百納米級(jí)的杯狀結(jié)構(gòu)15，杯側(cè)壁濺射沉積納米金顆粒14。本技術(shù)的工作過程如下：首先制備標(biāo)準(zhǔn)離子溶液，使用稀鹽酸溶液作為底液進(jìn)行稀釋并加入體積濃度10％的醋酸-醋酸鈉緩沖液；接下來對(duì)標(biāo)準(zhǔn)離子溶液進(jìn)行光電聯(lián)合檢測(cè)：往檢測(cè)儀本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種基于溶出伏安的多種重金屬離子納米光學(xué)檢測(cè)裝置，其特征在于，包括：環(huán)境室、支架系統(tǒng)、進(jìn)樣系統(tǒng)、密閉電化學(xué)檢測(cè)室(4)、光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)、集成控制電路板(2)和數(shù)據(jù)傳輸接口(1)；其中，環(huán)境室由裝置底座(8)以及環(huán)境室外殼(9)構(gòu)成；支架系統(tǒng)由檢測(cè)室底座(3)和固定在檢測(cè)室底座(3)上的光學(xué)支架(13)構(gòu)成；檢測(cè)室底座(3)固定在裝置底座(8)上；進(jìn)樣系統(tǒng)由微量蠕動(dòng)泵(11)、蠕動(dòng)泵管(6)、進(jìn)液腔(5)、進(jìn)液穿刺針(46)和出液穿刺針(42)構(gòu)成；微量蠕動(dòng)泵(11)固定在環(huán)境室外殼(9)上，通過蠕動(dòng)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)(112)進(jìn)行供能，其外部通過蠕動(dòng)泵外殼(111)與外界分隔；進(jìn)液腔(5)固定在環(huán)境室外殼(9)上，由腔體壁(51)以及密閉蓋(52)構(gòu)成；密閉電化學(xué)檢測(cè)室(4)置于檢測(cè)室底座(3)上，由檢測(cè)室外壁(41)和檢測(cè)室頂蓋(44)構(gòu)成，檢測(cè)室頂蓋(44)上設(shè)有兩個(gè)直通接頭(12)，進(jìn)液穿刺針(46)和出液穿刺針(42)分別穿過直通接頭(12)；進(jìn)液腔(5)通過蠕動(dòng)泵管(6)連通進(jìn)液穿刺針(46)，微量蠕動(dòng)泵(11)通過蠕動(dòng)泵管(6)連通出液穿刺針(42)；在電化學(xué)檢測(cè)室(4)的底部固定納米杯陣列傳感器(45)，納米杯陣列傳感器(45)通過導(dǎo)線引出作為工作電極；檢測(cè)室頂蓋(44)上分別固定對(duì)電極(47)和參比電極(43)；所述工作電極、對(duì)電極(47)和參比電極(43)構(gòu)成電化學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)；光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)包括CCD檢測(cè)器(7)以及氙燈光源(10)；氙燈光源(10)固定在裝置底座(8)上，CCD檢測(cè)器(7)固定在光學(xué)支架(13)上，氙燈光源(10)正對(duì)CCD檢測(cè)器(7)；集成控制電路板(2)固定在裝置底座(8)上，通過數(shù)據(jù)傳輸接口(1)連接到電腦；所述納米杯陣列傳感器(45)表面規(guī)則分布直徑為百納米級(jí)的杯狀結(jié)構(gòu)(15)，杯側(cè)壁濺射沉積納米金顆粒(14)。...
【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于溶出伏安的多種重金屬離子納米光學(xué)檢測(cè)裝置，其特征在于，包括：環(huán)境室、支架系統(tǒng)、進(jìn)樣系統(tǒng)、密閉電化學(xué)檢測(cè)室(4)、光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)、集成控制電路板(2)和數(shù)據(jù)傳輸接口(1)；其中，環(huán)境室由裝置底座(8)以及環(huán)境室外殼(9)構(gòu)成；支架系統(tǒng)由檢測(cè)室底座(3)和固定在檢測(cè)室底座(3)上的光學(xué)支架(13)構(gòu)成；檢測(cè)室底座(3)固定在裝置底座(8)上；進(jìn)樣系統(tǒng)由微量蠕動(dòng)泵(11)、蠕動(dòng)泵管(6)、進(jìn)液腔(5)、進(jìn)液穿刺針(46)和出液穿刺針(42)構(gòu)成；微量蠕動(dòng)泵(11)固定在環(huán)境室外殼(9)上，通過蠕動(dòng)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)(112)進(jìn)行供能，其外部通過蠕動(dòng)泵外殼(111)與外界分隔；進(jìn)液腔(5)固定在環(huán)境室外殼(9)上，由腔體壁(51)以及密閉蓋(52)構(gòu)成；密閉電化學(xué)檢測(cè)室(4)置于檢測(cè)室底座(3)上，由檢測(cè)室外壁(41)和檢測(cè)室頂蓋(44)構(gòu)成，檢測(cè)室頂蓋(44)上設(shè)有兩個(gè)直通接頭(12)，進(jìn)液穿刺針(46)和出液穿刺針(42)分別穿過直通接頭(12)；進(jìn)液...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉清君，李楠濤，張迪鳴，盧妍利，張倩，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：浙江大學(xué)，
類型：新型
國別省市：浙江;33
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