便携式重金属残留测量仪的研制

　　重金属离子能对人体产生有害甚至致命的影响，因此，重金属的定量检测在药物、食品、临床和环境检测方面非常重要。 分光光度法是一种实验室常用的分析方法。 目前，实验室的分光光度计使用220V电源，仪器体积大、携带不便。 传统的光度分析过程包括标准溶液配制、校正曲线绘制、样品测定、计算等步骤，分析操作时间长，不能满足现场(野外)大批样品快速分析的需求。为及时了解食品安全状况， 迅速制定相应的处理对策，因此，利用便携式仪器进行自动化现场测试分析成为当前需要解决的主要目标。

　　本文介绍一种基于分光光度分析原理的便携式重金属残留测量仪。 其采用高亮发光二极管作为光源，以硅光电池作为光电传感器，可以测量蔬菜水果中的重金属残留物，主要针对铅(Pb)、镉(Cd)和锡(Sn)的快速定量测定， 仪器的外形小巧 (长370mm、 宽270mm、高120mm、重25kg)、携带方便、操作简单、方便快速 ，测量重复性和准确度等主要技术指标均达到了国内同类仪器的先进水平。

　　一、测试方法原理与仪器设计

　　分光光度法是一种实验室常用的分析方法。实验室所用的普通分光光度计采用220V交流电源，用钨灯或碘钨灯作为光源，经分光系统后获得单色光，光电池或光电倍增管将光信号转变成电信号，再经相关放大检测电路，将吸光度值显示出来。 由于普通的光度计只能显示吸光度值A，用户在测量样品前，必须先配制标准溶液，测量其标准曲线， 建立起浓度C和吸光度A之间的关系式，然后再根据样品的A值计算出浓度值。 传统的分光光度计的上述结构特点，决定了仪器的体积大、分析步骤繁琐，因而不适用于现场大批样品的快速分析。 为实现仪器的便携化、微型化与智能化，对于便携式重金属残留测量仪的设计思想如下：

　　(1)放弃传统仪器以220V作为电源的设计，采取充电电池为主的供电方式，充满电的电池能持续工作5h以上，使仪器的便携化成为可能。

　　(2)由于LED发射的光具有一定的单色性 ，能满足一般单色性的要求，同时省去了精密的分光系统，大大提高了光学部分的稳定性。 因此，以单色高亮发光二极管光源， 替代普通分光光度计的钨灯光源和分光系统;以无源硅光电池作为检测器。 这两个主要部件的改进，使得仪器结构大大简化，并且大大减小了仪器的体积和重量，实现了仪器的微型化。

　　(3)采用以单片机为核心的控制电路和数据采集与处理系统，实现了仪器的微机化智能操作。 通过仪器内置的标准曲线，可以自动根据测得的吸光度值计算出待测重金属残留的含量，直接显示浓度值，具有测量简单快速的优点。 本仪器具有友好的人机界面。 用户选择所需测量的重金属元素后，仪器会自动选择相应波长的单色光源，并通过显示屏指导用户进行下一步操作。