基于光电半导体材料搭建光化学传感器

摘要

本实用新型提出了一种基于光电半导体材料搭建光化学传感器，包括检测单元及信号接收单元，所述检测单元包括遮光外壳及其内设置的LED光源、样品放置器、光电池和电源；所述LED光源、样品放置器和光电池依次连接，所述电源与LED光源连接并为其供电，所述信号接收单元与遮光外壳内的光电池电连接；所述样品放置器为长方体结构的容器，光电池附着在样品放置器远离LED光源一侧的侧壁上。当需要检测的水与显色试剂混合后，然后放置于本申请的样品放置器中，充分反应后即可打开LED光源，此光源经过放置器中的溶液吸收后，再照射到光电池上；光电池在受到光的照射下，发出相应的电信号，随即被信号接收单元检测到信号值。

说明书

技术领域

本实用新型属于氨氮检测传感器技术领域，具体涉及基于光电半导体材料搭建光化学传感器改进。

背景技术

氨氮是水体中的营养素，可导致水富营养化现象产生，是水体中的主要耗氧污染物，对鱼类及某些水生生物有毒害。因此针对地表水体水质评价中，氨氮是一项必不可少的监测分析指标。目前氨氮主要使用水杨酸—次氯酸盐分光光度法、滴定法、气象分子吸收光谱法、纳氏试剂分光光度法等；在遇到偏远地区水质监测时，取样送检时间延长，导致水质分析结果偏差大，故上述几种方法无法较好解决偏远山区水质监测的问题。种水质氨氮快速检测传感器，以解决上述背景技术中提出偏远地区水质中氨氮取样送检时间延长，导致水质分析结果偏差大的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种基于光电半导体材料搭建光化学传感器，能够适应偏远地区水质现场检测。

为实现上述实用新型目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种基于光电半导体材料搭建光化学传感器，包括检测单元及信号接收单元，所述检测单元包括遮光外壳及其内设置的LED光源、样品放置器、光电池和电源；所述LED光源、样品放置器和光电池依次连接，所述电源与LED光源连接并为其供电，所述信号接收单元与遮光外壳内的光电池电连接；所述样品放置器为长方体结构的容器，光电池附着在样品放置器远离LED光源一侧的侧壁上。

作为优选，所述LED光源耦合在样品放置器一侧，光电池耦合在样品放置器相对的另一侧，且三者位于同一水平直线上。

作为优选，所述电源为可反复充电的锂电池。

作为优选，所述样品放置器为石英玻璃材质的液体容器，所述样品放置器尺寸为长1.5cm、宽1cm、高2.5cm。

作为优选，所述遮光外壳尺寸为长5cm，LED光源和样品放置器间距为5.5cm。

作为优选，所述LED光源为410nmLED灯，放置在遮光外壳内底部的一侧。

本实用新型具有以下有益效果：利用这样的传感器，当需要检测的水与显色试剂混合后，然后放置于本申请的样品放置器中，充分反应后即可打开LED光源，此光源经过放置器中的溶液吸收后，再照射到光电池上；光电池在受到光的照射下，发出相应的电信号，随即被信号接收单元检测到信号值。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；。

图2为本实用新型的工作原理图；

图3为本实用新型中样品放置器的结构图。

图中：1、遮光外壳；2、LED光源2；3、样品放置器3；4、光电池4；5、锂电池5；6、信号接收单元6。

具体实施方式

下面将对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参见图1、图2和图3，一种基于光电半导体材料搭建光化学传感器，包括检测单元及信号接收单元6，所述检测单元内设置有锂电池5、LED光源2、特制的样品放置器3、光电池4，以及放置上述物品的遮光外壳1；所述信号接收单元6为电信号识别系统；所述检测设有锂电池5，可反复充电，供传感器正常使用。

本实用新型具体涉及基于光电半导体材料搭建光化学传感器检测水质中的氨氮含量，其中包含锂电池5、410nm波长的LED光源2、样品放置器3、光电池4、(光电转换装置)、信号接收单元6即电信号接收装置，所述光化学传感器中锂电池5、LED光源2、样品放置器3、光电池4构建为一个检测单元，并由不透光的材料密闭在一个盒子中，即遮光外壳1。该设备采用锂电池5供电，可以满足很多现场快检的要求，同时设备零配件价格低廉、易更换性、操作简单、体积小、便于携带，能很好的适应偏远地区水质现场检测。

LED光源2的波长是根据水质中氨氮与显色试剂反应后的吸收波长所确定。

样品放置器3是根据附图3的尺寸定制，长1.5cm、宽1cm、高2.5cm，其材质为石英玻璃。

光电池4是利用“光生电动势”效应，使光电池4在光照下，在其两端产生电压，有外接电路时，就会产生光电流，该光电流与入射光的光强成正比。

LED光强穿透特制样品放置器3中的显色溶液后，光强会随之减弱，电信号识别系统将根据信号值测出水样中氨氮的含量。

本实用新型化学传感器中，由锂电池5供电的特定波长LED灯与特制样品放置器3一侧耦合，然后光电池4与本特制样品放置器3的另一侧耦合，通过2次耦合将三种原件制定为一个检测单元，最后经过导线，将光电池4中的信号变化传导至电信号接收装置。

现有化学传感器监测流程主要如下：

1、显色阶段

待测水样经过与显色试剂1：1的比例混合好以后倾倒进特制的样品放置器3内，静置3分钟；

2、测试阶段

打开LED光源2，该光被样品放置器3内的显色溶液吸收后，在被光电池4接收，此时产生电流信号。

3、氨氮含量测定

信号接收单元6读取到未知氨氮浓度的水样光强信号后，即可根据已知浓度对应相应的光强信号值绘制的标线获得氨氮含量值。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。