一種真空光電直讀光譜儀的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種真空光電直讀光譜儀，包括真空光電直讀光譜儀本體，所述真空光電直讀光譜儀本體包括控制電極激發(fā)樣品發(fā)射特征光譜的激發(fā)火花光源、可產(chǎn)生基體線的Hg燈、以及將譜線強度轉變成電流信號并放大電流的光電倍增管，其特征在于，還包括單片機，分別與單片機相連的鍵盤、計時器、顯示器和電源線開關，所述電源線開關分別與激發(fā)火花光源、Hg燈和光電倍增管相連。可以根據(jù)需要設定真空光電直讀光譜儀的工作時間，避免長期處于工作狀態(tài)降低使用壽命和浪費能源。進一步的，避免光電倍增管的外殼長度方向過長而導致容易損壞。
【專利說明】一種真空光電直讀光譜儀
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種真空光電直讀光譜儀。
【背景技術】
[0002]光電直讀光譜儀是分析黑色金屬及有色金屬成份的快速定量分析儀器。具有分析速度快、準確度高(相對誤差約為1%)等眾多優(yōu)點，適用于較寬的波長范圍，其光電倍增管對信號放大能力強，對強弱不同譜線可用不同的放大倍率，相差可達10000倍，而且線性范圍寬，可做高含量分析，如Al、Pb、Mg、Zn、Sn、Fe、Co、N1、T1、Cu等多種基體分析。廣泛應用于冶金、機械及其他工業(yè)部門，進行冶煉爐前的在線分析以及中心實驗室的產(chǎn)品檢驗，是控制產(chǎn)品質量的有效手段之一。
[0003]圖1是傳統(tǒng)的真空光電直讀光譜儀的結構示意圖，采用真空系統(tǒng)、氬氣控制氣氛?；鸹ㄔ陔姌OI之間擊穿時，在電極I間形成的很細的導電管道中，氣體被強烈電離，經(jīng)過一系列反應，激發(fā)樣品2發(fā)射線狀光譜(特征光譜)，Hg燈3產(chǎn)生基體線(也稱作內(nèi)標線)用于狹縫掃描，方便校準。譜線經(jīng)過反射鏡4從入射窗口 5照射到入射凹面反射鏡6，光能量通過入射狹縫7射到凹面光柵8上，凹面光柵8將光分解成光譜線11，這些光譜線代表樣品中各個元素，而且各元素光譜線的強度和樣品中元素的含量成正比，每一元素至少有一條光譜線11通過出射狹縫9，射到光電倍增管10上，光電倍增管(簡稱PMT)將譜線強度轉變成電流信號并放大電流，是一種光電轉換元件，測量控制單元與工作站交互數(shù)據(jù)便于后續(xù)的數(shù)據(jù)處理和定量分析。
[0004]圖2是一種傳統(tǒng)的光電倍增管的結構示意圖，其結構相對而言比較簡單，但對于多個(一般的光電倍增管有7?12個)一次級電子發(fā)射極，PMT的外殼太長，由于PMT的外殼多是玻璃結構，容易損壞，整體結構硬度降低。
[0005]另外，在使用過程中，光電倍增管達到穩(wěn)定工作狀態(tài)需要一定時間，一般在兩小時左右，因此接通高壓后不能立刻進行分析，否則將導致分析結果誤差太大。目前的措施就是，讓光電倍增管一直加上高壓，并使用疲勞燈讓光電倍增管長期處于工作狀態(tài)，顯然，不僅降低光電直讀光譜儀的使用壽命，而且嚴重浪費能源。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對上述問題，本發(fā)明提供一種真空光電直讀光譜儀，對真空光電直讀光譜儀進行結構改進，可以根據(jù)需要設定真空光電直讀光譜儀的工作時間，避免長期處于工作狀態(tài)降低使用壽命和浪費能源。進一步的，避免光電倍增管的外殼長度方向過長而導致容易損壞。
[0007]為實現(xiàn)上述技術目的，達到上述技術效果，本發(fā)明通過以下技術方案實現(xiàn):
一種真空光電直讀光譜儀，包括真空光電直讀光譜儀本體，所述真空光電直讀光譜儀本體包括控制電極激發(fā)樣品發(fā)射特征光譜的激發(fā)火花光源、可產(chǎn)生基體線的Hg燈、以及將譜線強度轉變成電流信號并放大電流的光電倍增管，其特征在于，還包括單片機，分別與單片機相連的鍵盤、計時器、顯示器和電源線開關，所述電源線開關分別與激發(fā)火花光源、Hg燈和光電倍增管相連。
[0008]其中通過鍵盤輸入時間信息，計時器進行計時同時顯示器直觀的顯示相關時間信息，當時間到達后，電源線開關進行對應的開或閉，控制著電極、Hg燈和光電倍增管進入工作狀態(tài)或停止工作，相比較現(xiàn)有設計，可以根據(jù)需要設定真空光電直讀光譜儀的工作時間，避免長期處于工作狀態(tài)降低使用壽命和浪費能源。
[0009]進一步的，所述光電倍增管包括U形外殼，所述U形外殼包括相通的第一支管和第二支管，所述第一支管上設置有入射譜線的PMT入射窗口，在第一支管內(nèi)依次設置有光陰極和若干個一次級電子發(fā)射極，在第一支管和第二支管的交匯處設置有轉換一次級電子發(fā)射極，所述第二支管內(nèi)依次設置有若干個一次級電子發(fā)射極和陽極，入射譜線照射到光陰極上，光陰極發(fā)射光電子，光電子依次經(jīng)第一支管的若干個一次級電子發(fā)射極的二次發(fā)射達到轉換一次級電子發(fā)射極，經(jīng)轉換一次級電子發(fā)射極的二次發(fā)射達到第二支管的若干個一次級電子發(fā)射極和陽極，在所述光陰極和陽極之間設置有穩(wěn)壓電源，每相鄰一次級電子發(fā)射極之間通過電阻電氣相連，所述電源線開關控制穩(wěn)壓電源的開或斷。
[0010]與現(xiàn)有結構相比，同樣數(shù)量的一次級電子發(fā)射極，其長度可減少一半，即使采用玻璃材質的外殼，也可以有效避免PMT的外殼長度方向過長而導致容易損壞的現(xiàn)象。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:對真空光電直讀光譜儀進行結構改進，可以根據(jù)需要設定真空光電直讀光譜儀的工作時間，避免長期處于工作狀態(tài)降低使用壽命和浪費能源。進一步的，避免光電倍增管的外殼長度方向過長而導致容易損壞。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是傳統(tǒng)的真空光電直讀光譜儀的結構示意圖；
圖2是傳統(tǒng)的光電倍增管的結構示意圖；
圖3是本發(fā)明一種真空光電直讀光譜儀的結構示意圖；
附圖的標記含義如下:
1:電極；2:樣品；3:Hg燈；4:反射鏡；5:入射窗口 ；6:入射凹面反射鏡；7:入射狹縫；8:凹面光柵；9:出射狹縫；10:光電倍增管；11:光譜線；12:PMT入射窗口 ；13:光陰極；14-16:一次級電子發(fā)射極；17:陽極；18:真空光電直讀光譜儀本體；19:入射譜線；D1_D7:一次級電子發(fā)射極；R:電阻。
【具體實施方式】
[0013]下面結合附圖和具體的實施例對本發(fā)明技術方案作進一步的詳細描述，以使本領域的技術人員可以更好的理解本發(fā)明并能予以實施，但所舉實施例不作為對本發(fā)明的限定。
[0014]如圖3所示，一種真空光電直讀光譜儀，包括真空光電直讀光譜儀本體18，需說明的是，為了圖片的簡潔，圖3并沒有示出真空光電直讀光譜儀本體18的全部結構，真空光電直讀光譜儀本體18在圖3中僅用矩形框示意，僅顯示了改進的相關結構，其具體的結構可參見圖1所示，包括左上角的燃燒腔，燃燒腔內(nèi)設置有電極I和樣品2，其中激發(fā)火花光源用于控制電極I進而激發(fā)樣品2發(fā)射特征光譜。[0015]火花在電極I之間擊穿時，在電極I間形成的很細的導電管道中，氣體被強烈電離，經(jīng)過一系列反應，激發(fā)樣品2發(fā)射特征光譜，Hg燈3產(chǎn)生基體線(也稱作內(nèi)標線)用于狹縫掃描，方便校準。譜線經(jīng)過反射鏡4從入射窗口 5照射到入射凹面反射鏡6，光能量通過入射狹縫7射到凹面光柵8上，凹面光柵8將光分解成光譜線11，這些光譜線11代表樣品2中各個元素，而且各元素光譜線11的強度和樣品2中元素的含量成正比，每一元素至少有一條光譜線11通過出射狹縫9，射到光電倍增管10上，光電倍增管10 (簡稱PMT)將譜線強度轉變成電流信號并放大電流，是一種光電轉換元件，測量控制單元與工作站交互數(shù)據(jù)便于后續(xù)的數(shù)據(jù)處理和定量分析。
[0016]其中，真空光電直讀光譜儀還包括定時啟動裝置，具體包括單片機，分別與單片機相連的鍵盤、計時器、顯示器和電源線開關，所述電源線開關分別與激發(fā)火花光源、Hg燈3和光電倍增管10相連。其中通過鍵盤輸入時間信息，計時器進行計時同時顯示器直觀的顯示相關時間信息，當時間到達后，電源線開關進行對應的開或閉，控制著電極l、Hg燈3和光電倍增管10進入工作狀態(tài)或停止工作，相比較現(xiàn)有設計，可以根據(jù)需要設定真空光電直讀光譜儀的工作時間，避免長期處于工作狀態(tài)降低使用壽命和浪費能源。其中，定時啟動裝置也可以使用定時插座實現(xiàn)，可以根據(jù)設置進行自動斷電或供電，具體為定時插座分別與激發(fā)火花光源、Hg燈3和光電倍增管10相連，控制著它們的工作，使用者可以直接在定時插座上進行時間設置。
[0017]優(yōu)選電源線開關還與指示燈相連，可以很直觀的看到真空光電直讀光譜儀的工作狀態(tài)。
[0018]進一步的，如圖3所示，一種光電倍增管10，其中光電倍增管10是放大后的結構，其在真空光電直讀光譜儀中的結構比例并沒有這么大。
[0019]光電倍增管10的基本工作原理是光電效應，是在光電效應的基礎上再利用二次電子倍增現(xiàn)象而制成的，具體包括U形外殼，其U形外殼內(nèi)部抽成真空，U形外殼可以是玻璃材質或石英材質。
[0020]U形外殼包括相通的第一支管和第二支管，所述第一支管上設置有入射譜線19的PMT入射窗口 12,在第一支管內(nèi)自右側向左側依次設置有光陰極13和若干個一次級電子發(fā)射極，為了便于描述且和圖3保持一致，就以圖3顯示的位置和數(shù)量進行描述，即第一支管內(nèi)右上側設置有PMT入射窗口 12，由于入射譜線19強度一般很微弱，所以應保持PMT入射窗口 12的清潔，避免手觸摸留下痕跡。PMT入射窗口 12正下方設置光陰極13，自右側向左側間隔一定距離依次設置有一次級電子發(fā)射極D1、一次級電子發(fā)射極D2和一次級電子發(fā)射極D3，在第一支管和第二支管的交匯處即圖中的左側設置有與一次級電子發(fā)射極垂直的轉換一次級電子發(fā)射極D4，需說明的是轉換一次級電子發(fā)射極D4也是一次級電子發(fā)射極，為了便于區(qū)分，故將其命名為轉換一次級電子發(fā)射極，其作用是將二次光子從第一支管轉向到第二支管。
[0021]同樣的，第二支管內(nèi)自左側向右側依次設置有3個一次級電子發(fā)射極和陽極17，即一次級電子發(fā)射極D5、一次級電子發(fā)射極D6和一次級電子發(fā)射極D7，第二支管最右側設置有陽極17。
[0022]在所述光陰極13和陽極17之間設置有穩(wěn)壓電源，在實際應用中，穩(wěn)壓電源一般選用900-1200V直流電壓。每相鄰一次級電子發(fā)射極之間通過電阻電氣相連，具體是:光陰極13和一次級電子發(fā)射極Dl之間通過電阻R電氣相連，一次級電子發(fā)射極Dl至一次級電子發(fā)射極D7之間相鄰兩個一次級電子發(fā)射極之間均設置有電阻R，一次級電子發(fā)射極D7和陽極17的電源之間通過電阻R電氣相連，陽極17輸出端還與電阻Rtjut相連，其中電阻Rtjut的兩端作為輸出的端點outl和out2。電源線開關控制穩(wěn)壓電源的開或斷，當使用定時插座時，定時插座控制穩(wěn)壓電源的開或斷。
[0023]入射譜線19通過PMT入射窗口 12照射到光陰極13上，光陰極13發(fā)射光電子，光電子加速落在一次級電子發(fā)射極Dl上，擊出二次電子，這些二次電子又被電場加速落到一次級電子發(fā)射極D2上，而且擊出更多的二次電子，依次的經(jīng)過一次級電子發(fā)射極D3、轉換一次級電子發(fā)射極D4、一次級電子發(fā)射極D5、一次級電子發(fā)射極D6和一次級電子發(fā)射極D7，最終達到陽極17的是數(shù)量很大的二次電子，圖中僅顯示了部分增加的二次電子，后面幾個僅用一條箭頭示意，光電倍增管10將入射譜線19強度轉變成電流信號并放大電流。與現(xiàn)有結構相比，同樣數(shù)量的一次級電子發(fā)射極，其長度可減少一半，即使采用玻璃材質的外殼，也可以有效避免光電倍增管10的外殼長度方向過長而導致容易損壞的現(xiàn)象。
[0024]樣品2激發(fā)時，會產(chǎn)生廢氣，因此優(yōu)選還設置有廢氬氣過濾器(圖中未示出)，廢氣從燃燒腔經(jīng)導管流出，流向廢氬氣過濾器進行過濾，可有效收集廢氬氣中的有害物質，可以在廢氬氣過濾器內(nèi)填充真空泵油或水，阻止燃燒腔內(nèi)靜態(tài)氬的排放，保證樣品2分析的精度。
[0025]以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結構或者等效流程變換，或者直接或間接運用在其他相關的【技術領域】，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。
【權利要求】
1.一種真空光電直讀光譜儀，包括真空光電直讀光譜儀本體，所述真空光電直讀光譜儀本體包括控制電極激發(fā)樣品發(fā)射特征光譜的激發(fā)火花光源、可產(chǎn)生基體線的Hg燈、以及將譜線強度轉變成電流信號并放大電流的光電倍增管，其特征在于，還包括單片機，分別與單片機相連的鍵盤、計時器、顯示器和電源線開關，所述電源線開關分別與激發(fā)火花光源、Hg燈和光電倍增管相連。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種真空光電直讀光譜儀，其特征在于，所述光電倍增管包括U形外殼，所述U形外殼包括相通的第一支管和第二支管，所述第一支管上設置有入射譜線的PMT入射窗口，在第一支管內(nèi)依次設置有光陰極和若干個一次級電子發(fā)射極，在第一支管和第二支管的交匯處設置有轉換一次級電子發(fā)射極，所述第二支管內(nèi)依次設置有若干個一次級電子發(fā)射極和陽極，入射譜線照射到光陰極上，光陰極發(fā)射光電子，光電子依次經(jīng)第一支管的若干個一次級電子發(fā)射極的二次發(fā)射達到轉換一次級電子發(fā)射極，經(jīng)轉換一次級電子發(fā)射極的二次發(fā)射達到第二支管的若干個一次級電子發(fā)射極和陽極，在所述光陰極和陽極之間設置有穩(wěn)壓電源，每相鄰一次級電子發(fā)射極之間通過電阻電氣相連，所述電源線開關控制穩(wěn)壓電源的開或斷。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種真空光電直讀光譜儀，其特征在于，所述電源線開關還與指示燈相連。
4.根據(jù)權利要求2所述的一種真空光電直讀光譜儀，其特征在于，所述穩(wěn)壓電源是900-1200V直流電壓。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種真空光電直讀光譜儀，其特征在于，還包括可將激發(fā)樣品時產(chǎn)生的廢氣進行過濾的廢氬氣過濾器。
6.根據(jù)權利要求5所述的一種真空光電直讀光譜儀，其特征在于，所述廢氬氣過濾器內(nèi)填充有阻止靜態(tài)氬排放的真空泵油或水。
【文檔編號】G01N21/67GK103969245SQ201410212895
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年5月20日 優(yōu)先權日:2014年5月20日
【發(fā)明者】李泉, 岳所祥, 楊志強, 杭文輝 申請人:江蘇鑫知源儀器有限公司