專利名稱：一種汞元素?zé)舻闹谱鞣椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種作為原子吸收光譜，原子熒光光譜，分子吸收光譜和分子熒光光譜光源的元素?zé)簦唧w地說是一種作為光源的汞元素?zé)簟?br> 背景技術(shù)：
原子吸收光譜分析和原子熒光光譜分析的光源，通常使用元素?zé)?。大多?shù)元素的元素?zé)羰蔷哂幸粋€(gè)筒形陰極和一個(gè)陽極的空心陰極燈。汞是唯一在常溫下呈液態(tài)并具有一定蒸汽壓的金屬元素。金屬汞封入燈殼后，在常溫下燈內(nèi)具有一定的汞蒸汽壓，通電后燈內(nèi)汞的基態(tài)原子被激發(fā)發(fā)光。由于汞的激發(fā)電位比燈內(nèi)充入的惰性氣體的激發(fā)電位低，汞的激發(fā)發(fā)光集中在陽極弧光區(qū)?；谏鲜霈F(xiàn)象吳廷照等人(現(xiàn)代科學(xué)儀器，2000年增刊，總73期P90-92)研制了從陽極采光的汞空心陰極燈。由于這種燈的陰極仍采用空心陰極，所以具有起輝電壓低，工作電壓低，供電電源電路簡(jiǎn)單，汞的譜線輻射強(qiáng)度高，發(fā)光光譜純潔等一系列優(yōu)點(diǎn)。這種汞元素的發(fā)光強(qiáng)度比所有其它元素的空心陰極燈都強(qiáng)，是原子吸收光譜分析和原子熒光分析的理想光源。
在制作上述元素?zé)魰r(shí)，為了防止在使用中封入燈內(nèi)的金屬汞的損失，導(dǎo)致燈的發(fā)光強(qiáng)度降低，延長(zhǎng)汞元素?zé)舻氖褂脡勖仨氃跓魞?nèi)加入過量的汞，以保證燈內(nèi)有足夠的汞，以維持燈內(nèi)達(dá)到汞的飽和蒸汽壓。由于汞的發(fā)光強(qiáng)度與燈內(nèi)汞的蒸氣壓強(qiáng)有密切關(guān)系。當(dāng)環(huán)境溫度變化時(shí)，燈的發(fā)光強(qiáng)度也隨之變化。以汞元素?zé)糇鞴庠催M(jìn)行原子吸收或原子熒光測(cè)定時(shí)，由于環(huán)境的溫度發(fā)生變化會(huì)導(dǎo)致儀器基線漂移。原子吸收測(cè)定中，由于基線漂移導(dǎo)致測(cè)定誤差加大，原子熒光測(cè)定中熒光強(qiáng)度與光源強(qiáng)度成正比，光源強(qiáng)度變化直接導(dǎo)致測(cè)定結(jié)果變化，影響分析結(jié)果的準(zhǔn)確度。
(三)技術(shù)內(nèi)容本實(shí)用新型的目的就在于為降低環(huán)境溫度的變化對(duì)燈內(nèi)汞蒸汽壓強(qiáng)的影響，而研制出一種全新結(jié)構(gòu)的汞元素?zé)?，使這種新型的汞元素?zé)舨粌H具有現(xiàn)有的汞元素?zé)羝疠x電壓低，工作電壓低、供電電源電路簡(jiǎn)單、汞的譜線輻射強(qiáng)度高、發(fā)光光譜純潔等一系列優(yōu)點(diǎn)，更使其具有發(fā)光穩(wěn)定性好，基線漂移小的優(yōu)點(diǎn)。
本實(shí)用新型的一種汞元素?zé)?，有裝在封閉的筒形殼內(nèi)一個(gè)陽極(1)和一個(gè)空心陰極(7)，燈殼一端有平面石英燈窗(5)，燈殼的另一端為貫穿燈殼的能與玻璃或石英材料封接的陰極支撐桿(9)和陽極支撐桿(2)，穿正燈殼的陽極支撐桿(2)作為陽極電源的接線柱(6)，穿過燈殼的陰極支撐桿(9)作為陰極電源的接線柱(8)，陽極、陰極、陽極支撐桿、陰極支撐桿的燈殼內(nèi)的部分均由屏蔽器所屏蔽，燈殼內(nèi)充入惰性氣體，燈殼內(nèi)含有適量的汞。其燈殼為一個(gè)圓筒形雙層套筒狀中空的燈殼(12)，雙層套筒的夾層為密封的真空空間。
所說的陽極、空心陰極、陽極支撐桿燈內(nèi)部分及空心陰極支撐桿燈內(nèi)部分的屏蔽器為屏蔽管。
本實(shí)用新型的一種汞元素?zé)舻耐鈿榉忾]的筒形，又以呈圓筒形為好，燈殼內(nèi)置陽極(1)和空心陰極(7)，陽極(1)由鈦管金屬材料制成，呈圓筒形。陽極(1)位于圓筒形燈殼內(nèi)中心軸線位置上。陽極(1)的圓筒底部的一端與陽極支撐桿(2)相焊接，陽極(1)開口朝向平面石英燈窗(5)，開口距平面石英燈窗1-10毫米。陽極支撐桿(2)由能與玻璃、石英封接的鎢或鉬制成。陽極支撐桿(2)的一端與陽極(1)焊接，另一端與燈殼的底部封接。陽極支撐桿(2)伸出燈殼外的部分為陽極接線柱(6)。陽極支撐桿(2)燈殼內(nèi)的部分用陽極支撐桿屏蔽管(3)屏蔽。陽極支撐桿屏蔽管(3)由玻璃、陶瓷等絕緣材料制成。陽極支撐桿屏蔽管(3)的一端與圓筒燈殼底部緊密連接，另一端與陽極屏蔽管(4)緊密連接。陽極屏蔽管(4)由玻璃、陶瓷等絕緣材料制成，其內(nèi)徑比陽極的外徑稍大。
空心陰極(7)由鈦等金屬材料制成，呈圓筒杯形，內(nèi)徑2-6毫米，孔深5-15毫米?？招年帢O(7)位于圓形燈殼內(nèi)中軸線的一側(cè)?？招年帢O有底的一端與空心陰極支撐桿(9)相連接?？招年帢O(7)的開口朝向平面石英燈窗(5)?？招年帢O支撐桿(9)由能與玻璃、石英封接的鎢或鉬制成?？招年帢O支撐桿(9)的一端與空心陰極焊接相連，其另一端與燈殼的底部封接?？招年帢O支撐桿(9)伸出燈殼外的部分為空心陰極燈的電源接線柱(8)。空心陰極支撐桿(9)的燈殼內(nèi)的部分用空心陰極支撐桿屏蔽管(10)屏蔽?？招年帢O支撐桿屏蔽管(10)由玻璃、陶瓷等絕緣材料制成?？招年帢O支撐桿屏蔽管(10)的一端與圓筒形燈殼底部緊密相連，另一端與空心陰極屏蔽管(11)相連接?？招年帢O屏蔽管(11)由玻璃、陶瓷等材料制成，其內(nèi)徑比空心陰極的外徑稍大。
為了更大地減少環(huán)境溫度的變化對(duì)燈內(nèi)汞蒸汽壓的影響，在燈殼的一端裝有二個(gè)平面石英燈窗(5)，一個(gè)平面石英燈窗與燈殼的雙層套筒的內(nèi)層相連接，例如熔接，另一個(gè)平面石英燈窗與燈殼的雙層套筒的外層相連接，例如熔接。
為了更好地減少環(huán)境溫度對(duì)汞蒸汽壓的影響，在燈殼雙層套筒的內(nèi)壁鍍有銀或鋁等的光熱反射鍍層。在燈殼內(nèi)充入惰性氣體，又以在燈殼內(nèi)充入100～5000Pa的氮、氖、氟其中的一種惰性氣體為佳。
為了方便使用，在燈殼帶有陽極電源接線柱(6)，陰極電源接線柱(8)的一端安裝一個(gè)管腳。
本實(shí)用新型的一種汞元素?zé)舻闹圃旆椒ㄊ?，汞元素?zé)糁瞥删哂幸粋€(gè)圓筒形的雙層套筒狀中空的燈殼(12)，雙層套筒的夾層形成密封的真空空間。由玻璃或石英制成燈殼。燈殼一端的外側(cè)有與陽極支撐桿(2)和陰極支撐桿(9)熔封的陽極電源接線柱(6)和陰極電源接線柱(8)，燈殼的另一端有與圓筒部分熔接的供燈的發(fā)光射出的平面石英燈窗(5)。密封燈殼內(nèi)封入一定量的金屬汞，充入100-500Pa的氦、氖、氬其中的一種惰性氣體。陽極電源接線柱(6)和陰極電源接線柱(8)接通電源，陽極與陰極間的電位差使燈內(nèi)氣體電離，陰極與陽極間導(dǎo)通，燈內(nèi)的氣態(tài)金屬汞原子被激發(fā)發(fā)光，產(chǎn)生特征波長(zhǎng)的汞光譜，燈的發(fā)光從燈窗射出。
本實(shí)用新型的一種汞元素?zé)舻膬?yōu)點(diǎn)、效果在于1.由于本實(shí)用新型的汞元素?zé)魞?nèi)封入了金屬汞，在常溫下燈內(nèi)具有一定的汞蒸汽壓，用直流電源或直流脈沖電源點(diǎn)殼元素?zé)艉螅瑹魞?nèi)汞的基態(tài)原子被激發(fā)發(fā)光；由于汞的激發(fā)電位比燈內(nèi)充入的惰性氣體的激發(fā)電位低，汞的發(fā)光集中在陽極弧光區(qū)，其發(fā)光強(qiáng)度比空心陰極的發(fā)光強(qiáng)得多，本實(shí)用新型的汞元素?zé)魪年枠O弧光區(qū)采光，能夠獲得最高的發(fā)光強(qiáng)度。
2.本實(shí)用新型汞元素?zé)舻年枠O支撐桿和陰極支撐桿用玻璃、陶瓷等絕緣材料屏蔽，使得陽極與陰極間的放電更加集中，陽極弧光區(qū)更加集中，有助于提高燈的發(fā)光強(qiáng)度。
3.由于本實(shí)用新型的汞元素?zé)舻年枠O外有陽極屏蔽管，可使陽極弧光區(qū)更加集中，且分布在陽極的前方靠近平面石英燈窗燈殼中軸線的位置上，進(jìn)一步提高了燈的發(fā)射光的強(qiáng)度。
4.由于本實(shí)用新型的汞元素?zé)舻年帢O制成圓筒狀杯形結(jié)構(gòu)，使得陰極與陽極間的輝光放電轉(zhuǎn)換為空心陰極放電，放電更加穩(wěn)定，燈發(fā)光的穩(wěn)定性隨之改善，空心陰極放電降低了燈的工作電壓，燈的功率隨之降低。
5.本實(shí)用新型的汞元素?zé)舻年枠O和陰極由鈦、鋯等具有真空吸氣性能的金屬材料制作。陰極和陽極能隨時(shí)吸收燈殼等部件釋放出來的雜質(zhì)氣體，能維持燈內(nèi)所充入的惰性氣體的純凈，確保本實(shí)用新型的汞元素具有高發(fā)光強(qiáng)度，獲得高質(zhì)量的譜線。
6.本實(shí)用新型的汞元素?zé)舻年枠O與平面石英燈窗的距離在1～10毫米的位置，減小了汞的發(fā)光在燈內(nèi)的光程，有效地降低或消除了譜線的自吸收，因而能獲得高質(zhì)量的譜線。
7.在現(xiàn)有的汞元素?zé)糁惺菃螌拥臒魵?，燈殼?nèi)封裝了超過燈內(nèi)達(dá)到飽和汞蒸汽壓所需要的汞，環(huán)境溫度的變化，燈內(nèi)的汞蒸汽壓隨之變化，燈的發(fā)光強(qiáng)度也會(huì)發(fā)生變化。環(huán)境溫度的變化而引起燈發(fā)光的漂移。而本實(shí)用新型的汞元素?zé)舻臒魵ぶ瞥呻p層中空結(jié)構(gòu)，中空夾層的內(nèi)壁鍍有能反射光和熱的鍍層，燈亮后經(jīng)過一定時(shí)間的預(yù)熱，燈自身達(dá)到熱平衡后，中空燈殼有效地避免了環(huán)境溫度變化對(duì)燈內(nèi)溫度的影響，消除了燈發(fā)光的漂移。
總之，由于本實(shí)用新型汞元素?zé)舨捎昧丝招年師艚Y(jié)構(gòu)，陽極采光，陽極屏蔽，陽極靠近燈窗設(shè)置，中空燈殼，燈殼內(nèi)壁有鍍層等一系列的措施，最終得到了發(fā)光強(qiáng)度高，發(fā)光光譜純凈，發(fā)光穩(wěn)定性好的汞元素?zé)簟１緦?shí)用新型的汞元素?zé)艨捎糜谠游蘸驮訜晒夥治?，測(cè)定精密度和檢出限得到明顯的提高，提高了靈敏度。


圖1為實(shí)施例1的汞元素?zé)舻慕Y(jié)構(gòu)圖圖中，1為陽極，2為陽極支撐桿，3為陽極支撐桿屏蔽管，4為陽極屏蔽管，5為平面石英燈窗，6為陽極電源接線柱，7為空心陰極，8為空心陰極電源接線柱，9為空心陰極支撐桿，10為空心陰極支撐桿屏蔽管，11為空心陰極屏蔽管，12為石英制的圓筒形的雙層套筒的中空燈殼。
圖2為實(shí)施例2的汞元素?zé)舻慕Y(jié)構(gòu)圖圖中，1為陽極，2為陽極支撐桿，3為陽極支撐桿屏蔽管，4為陽極屏蔽管，5為平面石英燈窗，6為陽極電源接線柱，7為空心陰極，8為空心陰極電源接線柱，9為空心陰極支撐桿，10為空心陰極支撐桿屏蔽管，11為空心陰極屏蔽管，12為玻璃制的圓筒形的雙層套筒的中空燈殼，13為石英玻璃過渡區(qū)，14為管腳。
圖3為實(shí)施例3的汞元素?zé)舻慕Y(jié)構(gòu)圖圖中，1為陽極，2為陽極支撐桿，3為陽極支撐桿屏蔽管，4為陽極屏蔽管，5為平面石英燈窗，6為陽極電源接線柱，7為空心陰極，8為空心陰極電源接線柱，9為空心陰極支撐桿，10為空心陰極支撐桿屏蔽管，11為空心陰極屏蔽管，12為玻璃制的圓筒形的雙層套筒的中空燈殼，13為石英玻璃過渡區(qū)，14為管腳。
以下用實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明，將有助于本實(shí)用新型及優(yōu)點(diǎn)作進(jìn)一步的了解，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不受這些實(shí)施例的限定，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍由權(quán)利要求來決定。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1本實(shí)施例為用石英材料制成的圓筒形雙層套筒的中空燈殼12，雙層套筒的夾層為密封的真空空間，燈殼內(nèi)加入適宜量的金屬汞(即超過燈內(nèi)達(dá)到飽和和蒸汽壓所需要的汞量)，充入800Pa壓強(qiáng)的氬氣，燈殼內(nèi)置陽極1和空心陰極7，陽極1由鈦制成Ф3×5毫米，呈圓筒形杯狀，陽極位于燈殼內(nèi)的中心軸線位置上。陽極1的圓筒底部的一端與鉬制的陽極支撐桿2相焊接，陽極1開口朝向平面石英燈窗5，陽極開口至內(nèi)層的平面石英燈窗的距離3毫米，有二個(gè)平面石英燈窗5，一個(gè)平面石英燈窗與燈殼的雙層套筒的內(nèi)層相熔接，另一個(gè)平面石英燈窗與燈殼的雙層套筒的外層相熔接。陽極支撐桿2的另一端與燈殼的底部封接，陽極支撐桿2伸出燈殼外的部分為陽極電源接線柱6。陽極支撐桿2的燈殼內(nèi)的部分用玻璃制的陽極支撐桿屏蔽管3屏蔽，陽極支撐桿屏蔽管3的一端與燈殼底部緊密連接，其另一端與玻璃制的陽極屏蔽器4緊密連接。
空心燈極燈7由鈦金屬材料構(gòu)成，呈圓筒杯形(Ф3×8毫米)，空心陰極內(nèi)徑3毫米，孔深8毫米，空心陰極7位于燈殼內(nèi)中軸線的一側(cè)。空心陰極有底的一端與空心陰極支撐桿9相連接，空心陰極7的開口朝向平面石英燈窗5，空心陰極支撐桿9的另一端與燈殼的底部封接。空心陰極支撐桿9伸出燈殼外的部分為空心陰極電源接線柱8。空心陰極支撐桿9的燈殼內(nèi)的部分用玻璃制的空心陰極支撐桿屏蔽管10屏蔽，空心陰極支撐桿屏蔽管10的一端與燈殼底部緊密相連，其另一端與玻璃制的空心陰極屏蔽管11相連接。在燈殼雙層套筒的內(nèi)壁鍍有銀反射層。
實(shí)施例2本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1基本相同，唯一不同的是燈殼由玻璃制成，燈內(nèi)充入1200Pa壓強(qiáng)的氖氣。陽極開口至內(nèi)層平面石英燈窗為5毫米，陽極Ф3×5毫米?？招年帢OФ3×8毫米。燈殼為玻璃制的雙層套筒的中空的燈殼，有內(nèi)外兩個(gè)平面石英燈窗5，燈殼的雙層套筒的內(nèi)層通過石英玻璃過渡區(qū)13與內(nèi)層的平面石英燈窗熔融封接，燈殼的雙層套筒的外層也通過石英玻璃過渡區(qū)13與外層的平面石英燈窗熔融封接，陽極屏蔽管、陰極屏蔽管、陽極支撐桿屏蔽管、空心陰極支撐桿屏蔽管均由陶瓷管構(gòu)成，燈殼內(nèi)外套筒在燈殼尾部裝有一個(gè)管腳14。
本實(shí)施例的產(chǎn)品與現(xiàn)有技術(shù)的汞空心陰極燈的性能對(duì)比發(fā)射強(qiáng)度％ 30min 漂移％ 檢出限 ng/ml 精密度 RSD％本實(shí)施例的產(chǎn)品 100 0.4 0.005 0.9現(xiàn)有的汞空心陰極燈 50 200.183.7從上述對(duì)比看出，用本實(shí)施制成的汞元素?zé)粲糜谠游展庾V分析和原子熒光光光譜分析，在燈的譜線強(qiáng)度、測(cè)定靈敏度、發(fā)光穩(wěn)定性以及測(cè)定精密度和檢出限等方面，全面優(yōu)于現(xiàn)有汞空心陰極燈。
實(shí)施例3本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1基本相同，唯不同的是燈殼由玻璃制成，僅有一個(gè)平面石英燈窗5，燈殼的雙層套筒的內(nèi)外層均通過石英玻璃過渡區(qū)13與平面石英燈窗5相連接，燈內(nèi)充入1200Pa壓強(qiáng)的氖氣。陽極開口到平面石英燈窗的距離為3毫米，陽極Ф3×5毫米，空心陰極Ф3×8毫米，燈殼內(nèi)外套筒的內(nèi)筒外筒在燈殼前、后兩個(gè)部位熔融封接，裝有管腳14。
權(quán)利要求1.一種汞元素?zé)?，有裝在封閉的筒形殼內(nèi)的一個(gè)陽極(1)和一個(gè)空心陰極(7)，燈殼一端有平面石英燈窗(5)，燈殼的另一端為貫穿燈殼的能與玻璃或石英材料封接的陰極支撐桿(9)和陽極支撐桿(2)，穿過燈殼的陽極支撐桿(2)作為陽極電源接線柱(6)，穿過燈殼的陰極支撐桿(9)作為陰極電源的接線柱(8)，陽極、陰極、陽極支撐桿、陰極支撐桿的燈殼內(nèi)的部分由屏蔽器所屏蔽，燈殼內(nèi)充入惰性氣體，含有適量的汞，其特征是其燈殼為一個(gè)圓筒形雙層套筒狀中空的燈殼，雙層套筒的夾層為密封的真空空間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汞元素?zé)?，其特征是陽極(1)、空心陰極(7)、陽極支撐桿(2)及空心陰極支撐桿(9)的燈內(nèi)部分的屏蔽器為屏蔽管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汞元素?zé)?，其特征是陽極(1)位于圓筒形燈殼內(nèi)中心軸線位置上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3其中之一所述的一種汞元素?zé)簦涮卣魇顷枠O(1)開口朝向平面石英燈窗(5)，陽極(1)開口距平面石英燈窗1～10毫米。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汞元素?zé)?，其特征是空心陰極(7)是圓筒杯形，內(nèi)徑2～6毫米，孔深5～15毫米。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汞元素?zé)?，其特征是在燈殼的一端裝有平面石英燈窗(5)，一個(gè)平面石英燈窗(5)與燈殼的雙層套筒的內(nèi)層相連接，另一個(gè)平面石英燈窗(5)與燈殼的雙層套筒的外層相連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汞元素?zé)簦涮卣魇窃跓魵るp層套筒的內(nèi)壁鍍銀或鋁的光熱的反射鍍層。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汞元素?zé)?，其特征是在燈殼帶有陽極電源接線柱(6)，陰極電源接線柱(8)的一端安裝一個(gè)管腳。
專利摘要本實(shí)用新型涉及作為原子吸收光譜等光源的汞元素?zé)?。由裝在筒形殼內(nèi)的陽極、空心陰極、陽極支撐桿、陰極支撐桿及它們的屏蔽管,其燈殼為一個(gè)圓筒形雙層套筒狀中空的燈殼,雙層套筒的夾層為密封的真空空間。本實(shí)用新型的汞元素?zé)舭l(fā)光強(qiáng)度高,能獲得高質(zhì)量的譜線,避免了環(huán)境溫度變化對(duì)燈內(nèi)溫度的影響,消除了燈發(fā)光的漂移,提高了測(cè)定靈敏度和檢出限。
文檔編號(hào)H01J61/04GK2501182SQ0126774
公開日2002年7月17日 申請(qǐng)日期2001年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月18日
發(fā)明者鄭永章, 李中建, 郭長(zhǎng)禮, 何崇秀, 張敏 申請(qǐng)人:北京有色金屬研究總院