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原子吸收測(cè)量方法以及測(cè)量裝置與流程

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原子吸收測(cè)量方法以及測(cè)量裝置與流程

本發(fā)明涉及原子吸收測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域,尤其涉及一種原子吸收測(cè)量方法以及測(cè)量裝置。



背景技術(shù):

原子吸收光譜分析是二十世紀(jì)五十年代發(fā)展起來(lái)的光譜技術(shù),原子吸收光譜分析方法(AAS)是基于基態(tài)或激發(fā)態(tài)原子能夠吸收特定波長(zhǎng)光輻射的原理,再通過(guò)確定該特定波長(zhǎng)的被吸收強(qiáng)度進(jìn)行物質(zhì)的定量分析,原子吸收分光光度計(jì)是基于這種分析方法的測(cè)定痕量元素的儀器。原子吸收分光光度計(jì)主要包括光源系統(tǒng)、原子化系統(tǒng)、分光系統(tǒng)、光電檢測(cè)器及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。光源系統(tǒng)發(fā)出待測(cè)元素的一系列特征譜線,這一系列特征譜線通過(guò)原子化系統(tǒng)中的待測(cè)元素蒸氣后,進(jìn)入分光系統(tǒng),分光系統(tǒng)將這一系列特征譜線分開(kāi),將其中的待測(cè)元素主靈敏線或者某一條次靈敏線引向光電檢測(cè)器,光電檢測(cè)器將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào),經(jīng)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)處理,從而實(shí)現(xiàn)定量測(cè)量。

現(xiàn)有原子吸收測(cè)量裝置分光系統(tǒng)的核心是分光器件,通常為光柵,當(dāng)需要測(cè)定某一元素時(shí),通常需要轉(zhuǎn)動(dòng)光柵角度,選取待元素的某一條特征譜線。測(cè)定不同元素時(shí),需多次轉(zhuǎn)動(dòng)光柵角度,選取相應(yīng)特征譜線。而空心陰極燈發(fā)出的譜線寬度一般在(0.5~2.0)pm,要用該光電檢測(cè)器準(zhǔn)確測(cè)量不同元素譜線峰值強(qiáng)度,此類原子吸收必須具有高定位精度的光柵驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu),以便光柵轉(zhuǎn)到精確的角度,使待測(cè)譜線進(jìn)入光電檢測(cè)器。

現(xiàn)有原子吸收測(cè)量裝置的光源系統(tǒng)和分光系統(tǒng)通常設(shè)計(jì)復(fù)雜且機(jī)構(gòu)精密,測(cè)定不同元素時(shí),定位、尋峰的操作使得測(cè)定時(shí)間較長(zhǎng),難以實(shí)現(xiàn)多元素同時(shí)測(cè)量。

因此,設(shè)計(jì)一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且能夠?qū)崿F(xiàn)多元素同時(shí)測(cè)量的原子吸收測(cè)量裝置,已成為本領(lǐng)域內(nèi)亟待解決的一大技術(shù)問(wèn)題。



技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種原子吸收測(cè)量裝置,以解決現(xiàn)有原子吸收測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜且難以實(shí)現(xiàn)多元素同時(shí)測(cè)量的技術(shù)問(wèn)題。

本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提出一種原子吸收測(cè)量方法。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題,本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:

本發(fā)明提出一種原子吸收測(cè)量裝置,包括光源、原子化器以及檢測(cè)器,所述光源能夠發(fā)出具有待測(cè)樣品特征譜線的光線,其中,所述原子化器產(chǎn)生的紫外線波長(zhǎng)大于300nm,所述檢測(cè)器為日盲管,所述原子吸收測(cè)量裝置還包括第一光學(xué)件組以及第二光學(xué)件組;所述第一光學(xué)件組設(shè)于所述光源與所述原子化器之間,所述第一光學(xué)件組能夠使所述光源發(fā)出的光線聚焦,再射入所述原子化器;所述第二光學(xué)件組設(shè)于所述原子化器與所述檢測(cè)器之間,所述第二光學(xué)件組能夠使穿過(guò)所述原子化器的光線聚焦,再射入所述檢測(cè)器。

根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式,所述原子吸收測(cè)量裝置還包括狹縫;所述狹縫設(shè)于所述第二光學(xué)件組與所述檢測(cè)器之間。

根據(jù)另一實(shí)施方式,所述光源為空心陰極燈或者無(wú)極放電燈。

根據(jù)另一實(shí)施方式,所述原子化器為石墨爐原子化器。

根據(jù)另一實(shí)施方式,所述第一光學(xué)件組包括第一平面鏡以及第一凹面鏡;所述第一平面鏡能夠反射所述光源發(fā)出的光線;所述第一凹面鏡能夠?qū)⑺龅谝黄矫骁R反射的光線聚焦并反射至所述原子化器。

根據(jù)另一實(shí)施方式,所述第一光學(xué)件組包括第一透鏡;所述第一透鏡能夠透射所述光源發(fā)出的光線至所述原子化器。

根據(jù)另一實(shí)施方式,所述第二光學(xué)件組包括第二平面鏡以及第二凹面鏡;所述第二平面鏡能夠反射穿過(guò)所述原子化器的光線;所述第二凹面鏡能夠?qū)⑺龅诙矫骁R反射的光線聚焦并反射至所述檢測(cè)器。

根據(jù)另一實(shí)施方式,所述第二光學(xué)件組包括第二透鏡;所述第二透鏡能夠透射穿過(guò)所述原子化器的光線至所述檢測(cè)器。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題,本發(fā)明提出的技術(shù)方案還包括:提出一種原子吸收測(cè)量方法,用于對(duì)待測(cè)樣品進(jìn)行定量分析,其中,包括以下步驟:

設(shè)置光源,利用所述光源發(fā)出具有所述待測(cè)樣品特征譜線的光線;

設(shè)置原子化器,利用所述原子化器將所述待測(cè)樣品原子化,并將所述光 線穿過(guò)所述原子化器;

設(shè)置檢測(cè)器,利用所述檢測(cè)器測(cè)量穿過(guò)所述原子化器的光線;

設(shè)置第一光學(xué)件組,在所述光源與所述原子化器之間,設(shè)置由至少一個(gè)光學(xué)元件組成的第一光學(xué)件組,以使所述光源發(fā)出的光線聚焦后再射入所述原子化器;以及

設(shè)置第二光學(xué)件組,在所述原子化器與所述檢測(cè)器之間,設(shè)置由至少一個(gè)光學(xué)元件組成的第二光學(xué)件組,以使穿過(guò)所述原子化器的光線聚焦后再射入所述檢測(cè)器。

由上述技術(shù)方案可知,本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明提出的原子吸收測(cè)量裝置與現(xiàn)有原子吸收測(cè)量技術(shù)相比,選擇產(chǎn)生的紫外線波長(zhǎng)大于300nm的原子化器,并選擇日盲管作為檢測(cè)器,即去除了現(xiàn)有技術(shù)中紫外區(qū)域的雜光,省去了原子吸收分光光度計(jì)的分光系統(tǒng)。通過(guò)光學(xué)件組的設(shè)置,本發(fā)明還省去了現(xiàn)有原子吸收測(cè)量裝置在測(cè)量元素之前需進(jìn)行的尋峰操作,節(jié)省了測(cè)定時(shí)間。并且,基于上述結(jié)構(gòu),本發(fā)明更加容易實(shí)現(xiàn)多元素順序或同時(shí)測(cè)量。本發(fā)明提出的原子吸收測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,可實(shí)現(xiàn)小型化。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明提出的原子吸收測(cè)量裝置一實(shí)施方式的示意圖;

圖2是本發(fā)明提出的原子吸收測(cè)量裝置第一實(shí)施方式的第一光學(xué)件組的示意圖;

圖3是本發(fā)明提出的原子吸收測(cè)量裝置第一實(shí)施方式的第二光學(xué)件組的示意圖;

圖4是本發(fā)明提出的原子吸收測(cè)量裝置第二實(shí)施方式的第一光學(xué)件組的示意圖;

圖5是本發(fā)明提出的原子吸收測(cè)量裝置第二實(shí)施方式的第二光學(xué)件組的示意圖。

其中,附圖標(biāo)記說(shuō)明如下:

1.光源;2.光線;3.第一光學(xué)件組;4.光線;5.原子化器;6.光線;7.第二光學(xué)件組;8.光線;9.狹縫;10.檢測(cè)器;11.第一平面鏡;12.第一凹面鏡;13.第二平面鏡;14.第二凹面鏡;15.第一透鏡;16.第二透鏡。

具體實(shí)施方式

體現(xiàn)本發(fā)明特征與優(yōu)點(diǎn)的典型實(shí)施例將在以下的說(shuō)明中詳細(xì)敘述。應(yīng)理解的是本發(fā)明能夠在不同的實(shí)施例上具有各種的變化,其皆不脫離本發(fā)明的范圍,且其中的說(shuō)明及圖示在本質(zhì)上是作說(shuō)明之用,而非用以限制本發(fā)明。

原子吸收測(cè)量裝置實(shí)施方式一

如圖1至圖3所示,本發(fā)明提出的原子吸收測(cè)量裝置的第一實(shí)施方式。該原子吸收測(cè)量裝置用于對(duì)待測(cè)樣品進(jìn)行定量分析。在本實(shí)施方式中,該原子吸收測(cè)量裝置主要包括光源1、原子化器5、檢測(cè)器10、第一光學(xué)件組3、第二光學(xué)件組7以及狹縫9。并且,檢測(cè)器10選用日盲管,以滿足檢測(cè)波長(zhǎng)小于300nm的要求。另外,需要說(shuō)明的是,所附附圖中標(biāo)識(shí)處的各光線(光線2、光線4、光線6、光線8)為連貫的光線,分段式的標(biāo)記方式僅為更加清晰地表示光線射入或射出各部件的路徑,并不以此為限。

如圖1所示,在本實(shí)施方式中,光源1優(yōu)選為空心陰極燈(如高性能空心陰極燈)或者無(wú)極放電燈。該光源1能夠發(fā)出具有待測(cè)樣品特征譜線的光線2。需要說(shuō)明的是,在其他實(shí)施方式中,光源1亦可選擇其他類型,例如還可包含氘燈等,并不以此為限。

如圖1所示,在本實(shí)施方式中,原子化器5優(yōu)選為石墨爐原子化器。該原子化器5能夠?qū)⒋郎y(cè)樣品加熱原子化并呈蒸汽狀。由光源1發(fā)出的光線2能夠穿過(guò)原子化器5,且在穿過(guò)該原子化器5的過(guò)程,實(shí)際上是光線2穿過(guò)蒸汽狀的待測(cè)樣品,以使光線2中具有的待測(cè)樣品特征譜線被待測(cè)樣品吸收。需要說(shuō)明的是,在其他實(shí)施方式中,原子化器5亦可有多種選擇,例如氬氫火焰原子化器、電熱石英管、電熱絲等電加熱原子化器,并不以此為限,但必須是不產(chǎn)生波長(zhǎng)小于300nm的紫外線的原子化器。

如圖1和圖2所示,在本實(shí)施方式中,第一光學(xué)件組3設(shè)于光源1與原子化器5之間,且第一光學(xué)件組3主要包括第一平面鏡11以及第一凹面鏡12。其中第一平面鏡11能夠?qū)⒐庠?發(fā)出的光線2反射至第一凹面鏡12,第一凹面鏡12能夠?qū)⒌谝黄矫骁R11反射的光線反射至原子化器5?;诎济骁R的光學(xué)特性,在第一凹面鏡12的反射過(guò)程中,同時(shí)對(duì)光線進(jìn)行了聚焦。需要說(shuō)明的是,在其他實(shí)施方式中,第一光學(xué)件組3亦可選擇其他光學(xué)元件組成,并不以此為限,但以能夠?qū)崿F(xiàn)使光源1發(fā)出的光線2聚焦并射入原子 化器5的功能為宜。例如,可將第一平面鏡11與第一凹面鏡12的位置互換,或者利用另一塊凹面鏡替代第一平面鏡11。

如圖1和圖3所示,在本實(shí)施方式中,第二光學(xué)件組7設(shè)于原子化器5與檢測(cè)器10之間,且第二光學(xué)件組7主要包括第二平面鏡13以及第二凹面鏡14。其中第二平面鏡13能夠?qū)⒋┻^(guò)原子化器5的光線6反射至第二凹面鏡14,第二凹面鏡14能夠?qū)⒌诙矫骁R13反射的光線反射至檢測(cè)器10進(jìn)行測(cè)量。基于凹面鏡的光學(xué)特性,在第二凹面鏡14的反射過(guò)程中,同時(shí)對(duì)光線進(jìn)行了聚焦。需要說(shuō)明的是,在其他實(shí)施方式中,第二光學(xué)件組7亦可選擇其他光學(xué)元件組成,并不以此為限,但以能夠?qū)崿F(xiàn)使穿過(guò)原子化器5的光線6聚焦并射入檢測(cè)器10的功能為宜。例如,可將第二平面鏡13與第二凹面鏡14的位置互換,或者利用另一塊凹面鏡替代第二平面鏡13。

如圖1所示,在本實(shí)施方式中,狹縫9設(shè)于第二光學(xué)件組7與檢測(cè)器10之間,即,由第二凹面鏡14(第二光學(xué)件組7)聚焦并反射出的光線8,通過(guò)該狹縫9后再射入檢測(cè)器10,以保證有效光線進(jìn)入檢測(cè)器10,阻擋雜散光的進(jìn)入。

現(xiàn)有技術(shù)中,以分光器件作為原子吸收測(cè)量裝置分光系統(tǒng)的核心,其尋峰操作主要是為了降低雜光對(duì)測(cè)量精度的影響。相比于上述現(xiàn)有技術(shù),本發(fā)明提出的原子吸收測(cè)量裝置采用石墨爐作為原子化器,這類原子化器不會(huì)產(chǎn)生300nm波長(zhǎng)以下的雜光譜線,即,消除了現(xiàn)有技術(shù)中紫外區(qū)域的雜光,而直接利用元素?zé)舭l(fā)出的特征譜線測(cè)量即可。其基本測(cè)量原理符合朗伯-比爾定律:A=KC,即在一定樣品濃度范圍內(nèi),所測(cè)量的溶液濃度C與特征譜線產(chǎn)生的吸光度A成正比,通過(guò)未知樣品的吸光值A(chǔ)就能計(jì)算出未知樣品的濃度C。

以對(duì)一實(shí)際元素的測(cè)量為例:用鎘標(biāo)準(zhǔn)濃度0.000ng/ml,1.000ng/ml,2.000ng/ml,3.000ng/ml,5.000ng/ml,分別加入10ul至石墨管內(nèi)測(cè)量,可以得到每個(gè)溶液濃度對(duì)應(yīng)的吸光度值,分別為0.006Abs,0.037Abs,0.055Abs,0.074Abs,0.126Abs,由此可以計(jì)算出曲線方程,利用此曲線方程就可以對(duì)未知樣品測(cè)量。

原子吸收測(cè)量裝置實(shí)施方式二

如圖4和圖5所示,本發(fā)明提出的原子吸收測(cè)量裝置的第二實(shí)施方式。 在本實(shí)施方式中,該原子吸收測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施方式大致相同,區(qū)別在于:在本實(shí)施方式中,第一光學(xué)件組3為一第一透鏡15,且第二光學(xué)件組7為一第二透鏡16。具體來(lái)說(shuō),第一透鏡15設(shè)于光源1與原子化器5之間,其能夠?qū)⒐庠?發(fā)出的光線2透射至原子化器5,第二透鏡16設(shè)于原子化器5與檢測(cè)器10(或狹縫9)之間,其能夠?qū)⒋┻^(guò)原子化器5的光線6透射至檢測(cè)器10(或經(jīng)過(guò)狹縫9)。另外,基于透鏡的光學(xué)特性,在第一透鏡15與第二透鏡16的兩次透射過(guò)程中,都對(duì)光線進(jìn)行了聚焦。

原子吸收測(cè)量方法實(shí)施方式

本發(fā)明提出的原子吸收測(cè)量方法的一實(shí)施方式。在本實(shí)施方式中,該方法能夠用于對(duì)待測(cè)樣品進(jìn)行定量分析,其主要包括以下步驟:

設(shè)置光源,利用光源發(fā)出具有待測(cè)樣品特征譜線的光線;

設(shè)置原子化器,利用原子化器將待測(cè)樣品原子化,并將光線穿過(guò)原子化器;

設(shè)置檢測(cè)器,利用檢測(cè)器測(cè)量穿過(guò)原子化器的光線;

設(shè)置第一光學(xué)件組,在光源與原子化器之間,設(shè)置由至少一個(gè)光學(xué)元件組成的第一光學(xué)件組,以使光源發(fā)出的光線聚焦后再射入原子化器;以及

設(shè)置第二光學(xué)件組,在原子化器與檢測(cè)器之間,設(shè)置由至少一個(gè)光學(xué)元件組成的第二光學(xué)件組,以使穿過(guò)原子化器的光線聚焦后再射入檢測(cè)器。

另外,為了保證有效光線進(jìn)入檢測(cè)器,阻擋雜散光的進(jìn)入,該方法還可增加以下步驟:

設(shè)置狹縫,在第二光學(xué)件組與檢測(cè)器之間設(shè)置狹縫。

綜上所述,本發(fā)明提出的原子吸收測(cè)量方法的測(cè)量原理為:光源發(fā)出包含待測(cè)元素特征譜線的光線,經(jīng)過(guò)第一光學(xué)件組聚焦進(jìn)入原子化器,之后經(jīng)過(guò)第二光學(xué)件組和狹縫到達(dá)檢測(cè)器。其中光源發(fā)出的光線中包含的特征譜線在原子化器被待測(cè)元素吸收,無(wú)需分光裝置直接到達(dá)檢測(cè)器,而檢測(cè)器在響應(yīng)范圍內(nèi)對(duì)所有譜線進(jìn)行測(cè)量,根據(jù)吸收前后的光能量計(jì)算吸光度,從而測(cè)量待測(cè)元素含量。需要說(shuō)明的是,基于上述測(cè)量原理,檢測(cè)器應(yīng)選用日盲管,即對(duì)(160~320)nm或(160~360)nm波長(zhǎng)范圍響應(yīng)的光電倍增管,或者具有相同測(cè)量特性的其他檢測(cè)器。

雖已參照幾個(gè)典型實(shí)施例描述了本發(fā)明的原子吸收測(cè)量方法以及測(cè)量裝 置,但應(yīng)理解,所用的術(shù)語(yǔ)是說(shuō)明和示例性的,而非限制性的。由于本發(fā)明能夠以多種形式具體實(shí)施而不脫離其構(gòu)思或?qū)嵸|(zhì),因此,上述實(shí)施例不限于任何前述的細(xì)節(jié),而應(yīng)在隨附權(quán)利要求所限定的構(gòu)思和范圍內(nèi)廣泛地解釋,故落入權(quán)利要求或其等效范圍內(nèi)的全部變化和改型都應(yīng)為隨附權(quán)利要求所涵蓋。

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