一種多功能原子光譜儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種光譜儀，特別是涉及一種多功能原子光譜儀。
【背景技術(shù)】
[0002]重金屬已經(jīng)對我國環(huán)境安全、農(nóng)產(chǎn)品/食品安全形成巨大威脅，加強重金屬的監(jiān)控具有重要意義。為適應(yīng)監(jiān)控需求，研制和發(fā)展小型化、專用化重金屬分析儀，具有重要的現(xiàn)實意義。精確定量的重金屬分析主要采用原子發(fā)射光譜原理，如原子吸收光譜儀，可以測定常量及微痕量元素分析可測定多種元素。目前國內(nèi)外實驗室用常規(guī)原子吸收分光光度計儀器起步于上世紀60年代末70年代初。發(fā)展至今，其穩(wěn)定性、可靠性都達到較高水平;儀器的硬件與軟件技術(shù)、分析方法也不斷更新提高。在傳統(tǒng)的常規(guī)分析儀器發(fā)展定式中，原子吸收分光光度計歷來是實驗室內(nèi)使用的儀器，屬于“高、精、全”綜合大系統(tǒng)。而原子熒光作為另外一類重金屬分析儀，在分析汞等金屬元素方面廣泛應(yīng)用。因此，一般實驗室通常會具備上述兩種原子光譜儀?？紤]到原子吸收光譜還分為不同原子化器(火焰原子化器、石墨電熱原子化器)，則通常全面測定一個樣本的重金屬含量，需要2臺以上設(shè)備。而上述設(shè)備的光譜檢測、光源、分光系統(tǒng)都是類似的，造成了系統(tǒng)的很大的冗余。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種多功能原子光譜儀，已解決上述背景中提到的問題。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
一種多功能原子光譜儀，包括四燈座光源、熒光燈座光源、原子化器、原子吸收檢測單元、原子熒光檢測單元、氣路單元、氫化物單元、光路系統(tǒng)、微機系統(tǒng)和外部設(shè)備，所述原子化器分別連接四燈座光源、熒光燈座光源、原子吸收檢測單元、原子熒光檢測單元、氣路單元和氫化物單元，原子吸收檢測單元和原子熒光檢測單元還分別連接光路系統(tǒng)，光路系統(tǒng)還連接微機系統(tǒng)，微機系統(tǒng)還連接外部設(shè)備。
[0005]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案:所述外部設(shè)備包括計算機和打印機。
[0006]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案:所述原子化器為原子吸收與原子熒光一體機。
[0007]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明光譜儀兼容了原子吸收和原子熒光兩種儀器的功能，實現(xiàn)了一機多用，降低了實驗室建設(shè)成本，在同一軟件平臺上操作，性能可靠，操作方便，提高了分析效率，廣泛適用于礦山冶金、石油化工、農(nóng)林土肥、食品制藥等行業(yè)，尤其適用于環(huán)境監(jiān)測、衛(wèi)生防疫、質(zhì)量監(jiān)督等部門對水質(zhì)、食品、藥品和農(nóng)產(chǎn)品中汞、砷、鉛等有害元素的檢測。其多功能和小型化尤其適宜裝備各類監(jiān)測車輛，是應(yīng)對危及人民生命安全的突發(fā)事件和軍事防毒、防疫的最佳檢測設(shè)備。
【附圖說明】
[0008]圖1為本發(fā)明的的結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實施方式】
[0009]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0010]請參閱圖1，一種多功能原子光譜儀，包括四燈座光源、熒光燈座光源、原子化器、原子吸收檢測單元、原子熒光檢測單元、氣路單元、氫化物單元、光路系統(tǒng)、微機系統(tǒng)和外部設(shè)備，所述原子化器分別連接四燈座光源、熒光燈座光源、原子吸收檢測單元、原子熒光檢測單元、氣路單元和氫化物單元，原子吸收檢測單元和原子熒光檢測單元還分別連接光路系統(tǒng)，光路系統(tǒng)還連接微機系統(tǒng)，微機系統(tǒng)還連接外部設(shè)備。
[0011]外部設(shè)備包括計算機和打印機。原子化器為原子吸收與原子熒光一體機。
[0012]本發(fā)明的工作原理是:本發(fā)明研究主要包括4個內(nèi)容:①原子吸收與原子熒光一體機光路設(shè)計;②可用于四元素同時分析的光路及分光設(shè)計。③整機結(jié)構(gòu)設(shè)計;④針對微量和痕量元素進行定量分析。
[0013]原子吸收與原子熒光一體機光路設(shè)計:根據(jù)原子吸收、透射、熒光原理，設(shè)計實現(xiàn)基本光路的裝置，重點研制光源、原子化器、光學(xué)系統(tǒng)和檢測系統(tǒng)。擬設(shè)計可與普通元素?zé)艏嫒莸膬?nèi)置專用電源，并根據(jù)不同種類的元素?zé)艨上嗷デ袚Q。電源中采用開關(guān)電源技術(shù)及大規(guī)模集成電路。
[0014]四元素同時分析光路設(shè)計:采用四燈座自動轉(zhuǎn)換模式，自動選擇陰極燈(銅，鋅，鉛，鎘)、自動波長掃描、自動尋峰，氘燈背景模式，自動設(shè)定燈電流，自動置零，計算機控制自動設(shè)置最佳燃燒條件，同時分析測試。優(yōu)化單色器，檢測器設(shè)計理念，通過狹縫設(shè)計及燈分時操作檢測。
[0015]整機結(jié)構(gòu)設(shè)計:在開發(fā)相應(yīng)的控制電路的基礎(chǔ)上，設(shè)計開發(fā)外殼機構(gòu)、波長自動設(shè)置、波長自動掃描、狹縫自動換檔、自動尋峰、自動對光等功能;并增加安全性保護設(shè)計，包括火焰熄滅安全保護及報警、空氣欠壓安全保護及報警、氣路箱燃氣漏氣安全保護及報警等。
[0016]針對農(nóng)村飲用水的應(yīng)用示范:針對環(huán)境監(jiān)測、衛(wèi)生防疫、質(zhì)量監(jiān)督等部門對水質(zhì)、食品、藥品和農(nóng)產(chǎn)品中汞、砷、鉛等有害元素的檢測需求，開發(fā)出適用的機型。并針對農(nóng)村飲用水檢測環(huán)境，建立檢測方法并驗證檢測性能。相關(guān)檢測方法應(yīng)用于一體機，形成一體機的專用分析軟件和使用規(guī)范。
[0017]技術(shù)關(guān)鍵:
關(guān)鍵技術(shù)在于原子吸收與原子熒光的光路切換。由于原子熒光通過散色原理，采用專門設(shè)計的屏蔽式石英爐低溫原子化器，減少熒光猝滅和氣相干擾，提高原子化效率。在分析切換的過程中只需要更換原子化系統(tǒng)，方便快捷。在一體化設(shè)計中，關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)還包括:
1、利用微流控芯片技術(shù)研制了微型氫化物發(fā)生器
微流控芯片是近年來國際上重點開發(fā)的前沿技術(shù)，該項技術(shù)在微型氫化物上的應(yīng)用，將氫化物發(fā)生器各項技術(shù)指標(biāo)提高到了一個新的層面，具有測試樣品量少、反應(yīng)速度快、測量結(jié)果準(zhǔn)確、性能穩(wěn)定可靠等優(yōu)點，每小時可以測定上百種試樣，試劑消耗從每次1ml降低到小于2ml，儀器進一步微型化，為研制多功能原子吸收光譜儀奠定了基礎(chǔ)。
[0018]2、研制高性能空心陰極燈內(nèi)置高壓電源
高性能空心陰極燈是近年發(fā)展起來的一項新技術(shù)，可替代一些發(fā)光強度較弱的元素?zé)魜硖岣咴游展庾V儀的測量精度，但這種元素?zé)粢话阈柰饨犹刂频母邏汗╇婋娫?，體積龐大，造價高昂，操作不便，限制了這一技術(shù)的發(fā)展，本項目擬設(shè)計可與普通元素?zé)艏嫒莸膬?nèi)置專用電源，并根據(jù)不同種類的元素?zé)艨上嗷デ袚Q。電源中采用開關(guān)電源技術(shù)及大規(guī)模集成電路，具有體積小，電壓穩(wěn)定，工作壽命長等優(yōu)點。
[0019]3、研制火焰原子化器、電熱原子化器自動切換系統(tǒng)
火焰原子化器、電熱原子化器連動裝置自動切換系統(tǒng)將上述兩種關(guān)鍵部件有機地溶為一體，相互兼容，可根據(jù)需要自動切換。裝置中采用自行設(shè)計的電熱原子化器可圍繞火焰原子化器上下自由轉(zhuǎn)換模式，使這一操作靈活，穩(wěn)定可靠。
[0020]元素?zé)舭l(fā)出的銳線光線通過透鏡照射在石墨爐中的原子蒸汽上，透射光經(jīng)反射鏡照到入射狹縫上。狹縫具有衍射作用，相當(dāng)于一個點光源，入射狹縫恰好在準(zhǔn)直鏡的焦平面上，經(jīng)狹縫衍射后射出的光照射到準(zhǔn)直鏡上，經(jīng)準(zhǔn)直鏡反射后成為平行光射出。從準(zhǔn)直鏡來的平行光照射到光柵上，經(jīng)光柵分光后所需波長的光被投射到聚焦物鏡上(光柵由計算機控制轉(zhuǎn)到將特定波長的光投射到聚焦物鏡上所需的角度，在此工作站上通過“設(shè)置波長”、“波長回零”和“波長自動”來實現(xiàn))。光線在經(jīng)過光柵分光前是復(fù)合光，經(jīng)光柵分光后就成為向不同方向射出的平行單色光。待檢測波長的平行單色光經(jīng)聚焦物鏡反射到出射狹縫上，通過出射狹縫后，進入檢測器(光電倍增管)。分光器的作用是選擇待測元素的共振線光束進入檢測器(由于元素?zé)舭l(fā)出的光線不只是待測元素的吸收線，而是包含有其他雜波的復(fù)合光線，所以分光器是必不可少的部件)。檢測器輸出的電信號經(jīng)采樣保持電路送至工作站上的信號采集卡中，經(jīng)采集卡數(shù)字化后，交由程序處理(樣品的吸光度數(shù)值就是由程序?qū)Υ藬?shù)字化信號取對數(shù)求得。本儀器用氘燈來做背景扣除，因為氘燈紫外光區(qū)產(chǎn)生的連續(xù)光譜比較理想，而在原子吸收光譜法中一般使用的吸收譜線均在紫外光區(qū)。元素?zé)羲l(fā)的光經(jīng)過半透半反射鏡照射到石墨爐的原子蒸汽上，氘燈所發(fā)的光也經(jīng)過半透半反射鏡照射到石墨爐的原子蒸汽上，但兩種光束并不是同時進入石墨爐的。元素?zé)艉碗疅舻陌l(fā)光有一定的順序，二者都不是持續(xù)發(fā)光的，當(dāng)元素?zé)舭l(fā)光時氘燈熄滅，當(dāng)氘燈發(fā)光時元素?zé)粝?，元素?zé)襞c氘燈所發(fā)的光均為脈沖光。自動安全保護氣路系統(tǒng):空氣欠壓自鎖，泄漏自鎖，火焰異常報警;采用陣列式結(jié)構(gòu)氣路系統(tǒng):自動精確控制氣體流量，配備新型節(jié)氣裝置，有效節(jié)約氬氣消耗;全鈦霧化燃燒系統(tǒng)，采用單縫10mm全鈦霧化、防腐蝕、抗氧化、耐高溫，永不變形;原子熒光采用專屏蔽式石英爐低溫原子化器，減少猝滅和氣相干擾，提高原子化效率。雙路多狹縫光路系統(tǒng)，滿足同一樣品銅、鉛、鋅、鎘四種元素同時檢測;原子化器系統(tǒng)采用原子吸收與原子熒光快速簡單切換方式。自動設(shè)置一鍵測試功能:陰極燈、波長、狹縫，自動設(shè)定燈電流，自動置零，控制設(shè)置最佳燃燒條件。自動平衡功能:能量與負高壓自動平衡，元素?zé)裟芰颗c氘燈能量自動平衡。
【主權(quán)項】
1.一種多功能原子光譜儀，其特征在于，包括四燈座光源、熒光燈座光源、原子化器、原子吸收檢測單元、原子熒光檢測單元、氣路單元、氫化物單元、光路系統(tǒng)、微機系統(tǒng)和外部設(shè)備，所述原子化器分別連接四燈座光源、熒光燈座光源、原子吸收檢測單元、原子熒光檢測單元、氣路單元和氫化物單元，原子吸收檢測單元和原子熒光檢測單元還分別連接光路系統(tǒng)，光路系統(tǒng)還連接微機系統(tǒng)，微機系統(tǒng)還連接外部設(shè)備。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多功能原子光譜儀，其特征在于，所述外部設(shè)備包括計算機和打印機。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多功能原子光譜儀，其特征在于，所述原子化器為原子吸收與原子焚光一體機。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種多功能原子光譜儀，包括四燈座光源、熒光燈座光源、原子化器、原子吸收檢測單元、原子熒光檢測單元、氣路單元、氫化物單元、光路系統(tǒng)、微機系統(tǒng)和外部設(shè)備。本發(fā)明光譜儀兼容了原子吸收和原子熒光兩種儀器的功能，實現(xiàn)了一機多用，降低了實驗室建設(shè)成本，在同一軟件平臺上操作，性能可靠，操作方便，提高了分析效率，廣泛適用于礦山冶金、石油化工、農(nóng)林土肥、食品制藥等行業(yè)，尤其適用于環(huán)境監(jiān)測、衛(wèi)生防疫、質(zhì)量監(jiān)督等部門對水質(zhì)、食品、藥品和農(nóng)產(chǎn)品中汞、砷、鉛等有害元素的檢測。其多功能和小型化尤其適宜裝備各類監(jiān)測車輛，是應(yīng)對危及人民生命安全的突發(fā)事件和軍事防毒、防疫的最佳檢測設(shè)備。
【IPC分類】G01N21/31, G01N21/64
【公開號】CN105588810
【申請?zhí)枴緾N201510943605
【發(fā)明人】黃燦燦, 蔡強, 張新民
【申請人】浙江清華長三角研究院
【公開日】2016年5月18日
【申請日】2015年12月16日