專利名稱：便捷式高能脈沖多鎢線圈原子光譜儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
便捷式高能脈沖多鎢線圈原子光譜儀技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型屬于原子光譜領(lǐng)域，尤其是一種便捷式高能脈沖多鎢線圈原子光譜 儀。
背景技術(shù)：
[0002]原子光譜可利用原子外層的電子躍遷所產(chǎn)生的線光譜對(duì)元素的濃度進(jìn)行測量，原 子光譜一般包括原子吸收光譜、原子發(fā)射光譜、以及原子熒光光譜。通?？筛鶕?jù)不同元素物 理化學(xué)性質(zhì)的不同，選擇不同的原子光譜對(duì)元素進(jìn)行分析。目前廣泛應(yīng)用的原子光譜技術(shù) 包括石墨爐原子吸收光譜 G raphite Furnace Atomic Absorption Spectrosocpy, GFAAS、 火焰原子吸收光譜flame atomic absorption Spectrocpy, FAAS、火焰原子發(fā)射光譜Flame Atomic Emission Spectroscopy, FAES、電感稱合高頻等離子體原子發(fā)射光譜Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectroscopy和電感稱合等離子體質(zhì)譜I nductively Cloupled Plasma Mass Spectrometry。然而傳統(tǒng)原子光譜儀器因?yàn)楸旧踊?和原 子激發(fā)器能耗高，耗氣量大，需要水冷的特點(diǎn)，從根本上無法被轉(zhuǎn)變?yōu)楸銛y式的原子光譜技 術(shù)。[0003]不同與其他原子光譜的原子化和原子激發(fā)技術(shù)，鶴線圈Tungsten coil熔點(diǎn) 高、能耗低、散熱快和耗氣量小的特點(diǎn)，可用于便攜式、低成本元素分析領(lǐng)域。Berndt和 Schaldach在1988年報(bào)道了以鶴線圈tungsten coil作為原子化器的鶴線圈原子吸收光譜 儀 Tungsten Coil Atomic Absorption Spectrometry, WCAAS0 之后美國 Bradley Jones 實(shí) 驗(yàn)小組通過利用鎢線圈與便攜式電感耦合器件相結(jié)合，在1996年發(fā)表了第一篇利用鎢絲 作為原子化器的便攜式原子光譜儀。該儀器由空心陰極燈作為光源，鎢線圈作為原子化器， 便攜式CCD作為信號(hào)收集系統(tǒng)組成。該實(shí)驗(yàn)組通過該儀器對(duì)美國國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)NIST#1579a 和#955a中鉛的含量進(jìn)行了測量，取得了高達(dá)95%的準(zhǔn)確率。2004年9月，Bradley Jones 實(shí)驗(yàn)組第一次提交了以鎢線圈作為原子激發(fā)器的鎢線圈原子發(fā)射光譜儀的研究成果。該儀 器通過利用OSRAM公司生產(chǎn)的鎢絲燈泡HLX64633作為原子激發(fā)器，成功的對(duì)一系列堿金 屬、堿土金屬進(jìn)行了測量。與鎢絲原子吸收光譜不同，鎢絲原子發(fā)射光譜根據(jù)CCD所檢測的 波長范圍，可對(duì)多種元素同時(shí)進(jìn)行測量。鎢線圈原子吸收光譜以及鎢線圈原子發(fā)射光譜同 時(shí)可作用于便攜式的野外現(xiàn)場元素分析。[0004]2011年2月，國際頂尖雜志分析化學(xué)Analytical Chemistry第一次報(bào)道了由顧繼 炎博士等設(shè)計(jì)的第一臺(tái)小型化便攜式鎢絲原子發(fā)射光譜分析儀。該鎢絲原子發(fā)射光譜儀利 用鎢圈作為樣品的蒸發(fā)、原子化和激發(fā)器。其構(gòu)造更簡便，成本低，無需冷卻裝置，可適用于 較容易被激發(fā)元素的濃度分析。雖然鎢線圈原子吸收光譜、鎢線圈原子發(fā)射光譜已被報(bào)道， 但此類技術(shù)仍然有以下幾點(diǎn)不足需要克服[0005]1.鎢線圈可以通過電流加熱到3200K左右的溫度，在此溫度下，鎢線圈本身發(fā)出 類似于黑體輻射的強(qiáng)烈背景光源。其背景光的強(qiáng)度以及噪音會(huì)對(duì)鎢線圈原子吸收光譜以及 鎢線圈原子發(fā)射光譜產(chǎn)生較大的干擾，從而影響該技術(shù)的靈敏度，檢測性，以及重復(fù)性。[0006]2.由于便攜式CXD —般采用靈敏度較低的CXD芯片，噪音dark noise偏高，鎢絲 原子光譜的靈敏度被極大的影響，傳統(tǒng)的鎢線圈原子光譜技術(shù)需要被進(jìn)一步改進(jìn)，從而彌 補(bǔ)便攜式CCD的不足。[0007]3.在鎢線圈原子吸收光譜對(duì)復(fù)雜樣品進(jìn)行測量時(shí)，由于傳統(tǒng)的150W鎢線圈作為 原子化器，所能提供的原子化能量有限，從而導(dǎo)致原子化效率降低，影響到最后元素濃度測 量的準(zhǔn)確性。[0008]4.原子發(fā)射光譜在150W的功率下，由于激發(fā)能量有限，只能對(duì)較易激發(fā)的堿金 屬，堿土金屬，以及少數(shù)元素進(jìn)行微量測量。發(fā)明內(nèi)容[0009]本實(shí)用新型正是要解決上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種便捷式高能脈沖多鎢線圈 原子光譜儀。高能脈沖鎢線圈原子化器增加了傳統(tǒng)鎢線圈原子光譜，原子進(jìn)樣器的靈敏度， 準(zhǔn)確度，以及使用壽命。不僅適用于鎢線圈原子吸收光譜，鎢線圈原子發(fā)射光譜，也適用于 其他通過電加熱的原子光譜，以及原子進(jìn)樣技術(shù)領(lǐng)域。[0010]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案這種便捷式高能脈沖多鎢線圈原子 光譜儀，主要包括鎢線圈組件、電源、罩殼、透鏡和電荷耦合器件，所述的罩殼的軸向的一側(cè) 設(shè)置有鎢線圈組件A，軸向的另一側(cè)設(shè)置有與透鏡和電荷耦合器件相配合的石英片，罩殼的 徑向的一側(cè)設(shè)置有鎢線圈組件B，徑向的另一側(cè)的罩殼上開有用于進(jìn)樣品和載氣流出的通 孔；鎢線圈組件A和鎢線圈組件B互相垂直設(shè)置并分別與電源相連接，載氣通過載氣管道 與罩殼內(nèi)腔相連通；樣品原子化吸收特征譜線后余光穿過石英片被透鏡聚焦于電荷耦合器 件，余光被聚焦于電荷耦合器件并被采集后輸出至電腦。[0011]所述的電源采用大功率可控電源，電腦通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器與該大功率可控電源相連接。[0012]本實(shí)用新型有益的效果是本專利所提出的“高能脈沖原子光譜技術(shù)”從本質(zhì)上改 進(jìn)并完善了傳統(tǒng)的鎢線圈原子光譜技術(shù)，并可廣泛應(yīng)用于其他電加熱原子光譜、及原子化 器領(lǐng)域。傳統(tǒng)的鎢線圈原子光譜通常使用15V，150W的鎢線圈作為原子化器，并通過12V， 200W的電源對(duì)鎢線圈進(jìn)行加熱。鎢絲在通過最高電流后大約IOA經(jīng)過2至3秒左右。本發(fā) 明最大的改進(jìn)是違反了常規(guī)的鎢線圈加熱方式，通過將傳統(tǒng)的鎢絲原子器件與大功率可控 高壓電源相結(jié)合，達(dá)到瞬間將鎢絲上樣品原子化的效果。通過高壓，大功率電源，鎢線圈可 在O. 1-0. 5秒內(nèi)迅速達(dá)到其最高的工作功率，并在短時(shí)間內(nèi)超出其額定工作功率。通過電 腦程序瞬間終止可控電源，鎢線圈恢復(fù)到加熱前狀態(tài)，在此高壓脈沖加熱過程中，樣品被瞬 間原子化或被瞬間激發(fā)。


[0013]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；[0014]附圖標(biāo)記說明鎢線圈組件Al，鎢線圈組件B2，罩殼3，載氣4，通孔5，透鏡6，電荷 耦合器件7，電腦8，電源9，數(shù)模轉(zhuǎn)換器10，石英片11。
具體實(shí)施方式
[0015]
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明[0016]如圖所示，這種便捷式高能脈沖多鎢線圈原子光譜儀，主要包括電源9、罩殼3、透 鏡6和電荷耦合器件7，所述的罩殼3的軸向的一側(cè)設(shè)置有鎢線圈組件Al，軸向的另一側(cè)設(shè) 置有與透鏡6和電荷耦合器件7相配合的石英片11，罩殼3的徑向的一側(cè)設(shè)置有鎢線圈組 件B2，徑向的另一側(cè)的罩殼3上開有用于進(jìn)樣品和載氣4流出的通孔5 ;鎢線圈組件Al和 鎢線圈組件B2互相垂直設(shè)置并分別與電源9相連接，載氣4通過載氣管道與罩殼3內(nèi)腔相 連通；樣品原子化吸收特征譜線后余光穿過石英片11被透鏡6聚焦于電荷耦合器件7，余 光被聚焦于電荷耦合器件7并被采集后輸出至電腦8。所述的電源9采用大功率可控電源， 電腦8通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器10與該大功率可控電源相連接。高能脈沖鎢線圈原子化器縮短了 樣品蒸發(fā)，進(jìn)樣，原子化所需的時(shí)間，使單位內(nèi)的原子濃度升高，使分析儀器的信號(hào)變強(qiáng)從 而改進(jìn)靈敏度。高能脈沖高能鎢線圈原子發(fā)射光譜同時(shí)通過高能量的輸入，保證了對(duì)復(fù)雜 樣品的原子化效率，減少了基體效應(yīng)，從而增加了測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。[0017]高能脈沖鎢線圈原子吸收光譜與傳統(tǒng)鎢線圈原子吸收光譜的區(qū)別[0018]1.高能脈沖鎢線圈原子光譜大大縮短了原子化所需要的時(shí)間，使單位時(shí)間內(nèi)的原 子濃度升高，從而加強(qiáng)了原子吸收，從而進(jìn)一步提升了儀器的靈敏度。[0019]2.高能脈沖鎢線圈原子光譜通過更高的能量輸入，保證了對(duì)復(fù)雜樣品的原子化效 率，減少了基本效應(yīng)，從而增加了測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。[0020]3.通過瞬間的原子激發(fā)，該技術(shù)實(shí)際減少了鎢線圈在最高功率下工作的時(shí)間，從 而大大增加了鎢線圈的使用壽命。[0021]高能脈沖鎢線圈原子發(fā)射光譜與傳統(tǒng)鎢線圈原子發(fā)射光譜的區(qū)別[0022]1.高能脈沖鎢線圈原子發(fā)射光譜大大縮短了原子化所需的時(shí)間，使單位內(nèi)的原子 濃度升高，原子發(fā)射譜線變強(qiáng)，從而進(jìn)一步提升了儀器的靈敏度。[0023]2.高能脈沖鎢線圈原子發(fā)射光譜通過更高的能量輸入，大大增強(qiáng)了鎢線圈對(duì)高沸 點(diǎn)，難激發(fā)元素的激發(fā)效果，原子譜線受到瞬間高能的作用，大大的增強(qiáng)。例如實(shí)驗(yàn)表明， 對(duì)于銅，銀，鉛等過度金屬，重金屬，靈敏度分別提升了 20-100倍。新技術(shù)從本質(zhì)上改變了 鎢線圈原子光譜能量激發(fā)不足的缺點(diǎn)。[0024]3.高能鎢線圈原子發(fā)射光譜通過高能量的輸入，保證了對(duì)復(fù)雜樣品的原子化效 率，減少了基體效應(yīng)，從而增加了測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。[0025]4.高能鎢線圈原子發(fā)射光譜通過高能量瞬間激發(fā)，大大減少了鎢線圈在最高功率 下工作的時(shí)間，從而延長了鎢線圈的壽命。[0026]除上述實(shí)施例外，本實(shí)用新型還可以有其他實(shí)施方式。凡采用等同替換或等效變 換形成的技術(shù)方案，均落在本實(shí)用新型要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種便捷式高能脈沖多鎢線圈原子光譜儀，主要包括鎢線圈組件、電源(9)、罩殼(3)、透鏡(6)和電荷耦合器件(7)，其特征在于所述的罩殼(3)的軸向的一側(cè)設(shè)置有鎢線圈組件A (1)，軸向的另一側(cè)設(shè)置有與透鏡(6)和電荷耦合器件(7)相配合的石英片(11)， 罩殼(3)的徑向的一側(cè)設(shè)置有鎢線圈組件B (2)，徑向的另一側(cè)的罩殼(3)上開有用于進(jìn)樣品和載氣(4)流出的通孔(5);鎢線圈組件A (I)和鎢線圈組件B (2)互相垂直設(shè)置并分別與電源(9)相連接，載氣(4)通過載氣管道與罩殼(3)內(nèi)腔相連通；樣品原子化吸收特征譜線后余光穿過石英片(11)被透鏡(6)聚焦于電荷耦合器件(7)，余光被聚焦于電荷耦合器件(7)并被采集后輸出至電腦(8)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便捷式高能脈沖多鎢線圈原子光譜儀，其特征在于所述的電源(9 )采用大功率可控電源，電腦(8 )通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器(10 )與該大功率可控電源相連接。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種便捷式高能脈沖多鎢線圈原子光譜儀，主要包括鎢線圈組件、電源、罩殼、透鏡和電荷耦合器件，所述的罩殼的軸向的一側(cè)設(shè)置有鎢線圈組件A，軸向的另一側(cè)設(shè)置有與透鏡和電荷耦合器件相配合的石英片，罩殼的徑向的一側(cè)設(shè)置有鎢線圈組件B，徑向的另一側(cè)的罩殼上開有用于進(jìn)樣品和載氣流出的通孔；鎢線圈組件A和鎢線圈組件B互相垂直設(shè)置并分別與電源相連接，載氣通過載氣管道與罩殼內(nèi)腔相連通；樣品原子化吸收特征譜線后余光穿過石英片被透鏡聚焦于電荷耦合器件，余光被聚焦于電荷耦合器件并被采集后輸出至電腦。本實(shí)用新型有益的效果是高能脈沖鎢線圈原子化器增加了傳統(tǒng)鎢線圈原子光譜，原子進(jìn)樣器的靈敏度，準(zhǔn)確度，以及使用壽命。不僅適用于鎢線圈原子吸收光譜，鎢線圈原子發(fā)射光譜，也適用于其他通過電加熱的原子光譜，以及原子進(jìn)樣技術(shù)領(lǐng)域。
文檔編號(hào)G01N21/31GK202886271SQ201220505199
公開日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2012年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月28日
發(fā)明者顧繼炎 申請(qǐng)人:顧繼炎