本發(fā)明總地涉及傅里葉紅外光譜儀，具體涉及一種傅里葉紅外光譜儀、樣品池、加熱器及其制作方法。

背景技術(shù)：

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，污染源的種類日益增多，特別是化工區(qū)、工業(yè)集中區(qū)及周邊環(huán)境，污染方式與生態(tài)破壞類型日趨復(fù)雜，環(huán)境污染負(fù)荷逐漸增加，環(huán)境污染事故時有發(fā)生。同時，隨著公眾環(huán)境意識逐漸增強(qiáng)，各類環(huán)境污染投訴糾紛日益頻繁，因此對環(huán)境監(jiān)測的種類、要求越來越高。

依據(jù)國家環(huán)境保護(hù)規(guī)劃，進(jìn)一步深入落實(shí)國家大氣污染防治行動計(jì)劃，加強(qiáng)大氣污染防治科技工作，研究大氣低濃度有機(jī)物快速在線測量技術(shù)以滿足當(dāng)前大氣復(fù)合污染防治的科技需求，以及為在霧霾和光化學(xué)煙霧形成過程中起關(guān)鍵作用的大氣有機(jī)物提供有效的在線測量技術(shù)，我國迫切需要對當(dāng)前環(huán)境空氣污染防治和大氣有機(jī)物在線監(jiān)測的設(shè)備進(jìn)行研究開發(fā)。

傅里葉變換紅外光譜儀在環(huán)保領(lǐng)域的應(yīng)用主要用于針對大氣環(huán)境或者工業(yè)環(huán)境中的有害氣體進(jìn)行定性定量分析：被測氣體接到儀器進(jìn)樣入口，經(jīng)過管路進(jìn)入樣品池(或樣品室)，通過設(shè)置于樣品池外圍的紅外光源、干涉儀、檢測器等檢測模塊檢測出進(jìn)入樣品池中的氣體的種類和濃度。

傅里葉紅外光譜儀可以同時測定樣品所有頻率的信息，掃描速度快，分辨率和靈敏度高，也可和多種儀器聯(lián)用，主要應(yīng)用于跟蹤化學(xué)反應(yīng)過程，分析和鑒別各種化合物和化學(xué)鍵，高聚物的聚集態(tài)取向以及表面研究等。傅里葉紅外光譜是建立在分子振動和轉(zhuǎn)動的基本理論上的光譜技術(shù)，它提供了官能團(tuán)或化學(xué)鍵的特征頻率，利用分子基團(tuán)的特征頻率和紅外“指紋”可以對有機(jī)和無機(jī)化合物進(jìn)行定性和定量分析，也可以進(jìn)行官能團(tuán)的鑒別。傅里葉紅外光譜分析在環(huán)境試驗(yàn)中的應(yīng)用主要是通過這種紅外光譜分析技術(shù)，對試驗(yàn)樣品進(jìn)行微觀結(jié)構(gòu)以及微觀結(jié)構(gòu)與宏觀性能的內(nèi)在關(guān)系的分析研究，找出其基本規(guī)律以及與環(huán)境因素的關(guān)系，從而提高環(huán)境試驗(yàn)技術(shù)的水平。

傅里葉變換紅外光譜儀是基于對干涉后的紅外光進(jìn)行傅里葉變換的原理而開發(fā)的紅外光譜儀，主要由紅外光源、光闌、干涉儀、樣品池、檢測器以及各種紅外反射鏡、激光器、控制電路板和電源組成?？梢詫悠愤M(jìn)行定性和定量分析，被測對象是氣態(tài)量時，傅里葉紅外光譜儀的樣品池一般在180℃高溫下工作。

進(jìn)一步地，為避免被測對象(環(huán)保領(lǐng)域中的有害氣體)在定性定量的檢測過程中，不同氣體組分的交叉干擾，被測氣體樣品室必須設(shè)計(jì)加熱器。加熱器是傅里葉變換紅外光譜儀樣品池溫控模塊的重要組成部分，加熱器作為高溫?zé)嵩磁c溫度傳感器、保溫隔熱部件和溫控電路等零部件共同構(gòu)成樣品池溫控模塊。

目前國內(nèi)外同類產(chǎn)品的加熱器通常采用包裹電熱絲的硅膠加熱片作為其加熱器。但是，采用硅膠加熱片作為加熱器，存在如下缺陷：

硅膠加熱片制作工藝過程中添加粘接劑，工作時隨著加熱過程中溫度的升高，粘接劑會有一定的揮發(fā)分解，最終揮發(fā)物釋放到加熱體周圍的空氣中，其中某些揮發(fā)物中的一些成分會產(chǎn)生干擾被測氣體的干擾氣體、顆粒物和背景氣體，這些氣體影響儀器整體檢測的可靠性。

硅膠加熱片通常采用粘接劑粘接于樣品池外，隨著加熱過程中溫度的升高，部分粘接劑會揮發(fā)釋放到周圍空氣中，同樣存在上述干擾被測氣體的問題。同時，硅膠加熱片在加熱到高溫狀態(tài)下，隨著粘接劑的老化而產(chǎn)生連接上的不可靠性，硅膠加熱板會從樣品池上脫落下來。

因此，為了克服現(xiàn)有技術(shù)中加熱器熱化學(xué)性不穩(wěn)定、可能產(chǎn)生干擾被測氣體的揮發(fā)物質(zhì)的問題，以及加熱器與樣品池連接不穩(wěn)定的問題，有必要提供一種新的加熱器，及安裝該加熱器的樣品池及裝有該樣品池的傅里葉變換紅外光譜儀。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種傅里葉紅外光譜儀、樣品池、加熱器及其制作方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)的加熱器熱化學(xué)不穩(wěn)定及連接不穩(wěn)定的問題。

本發(fā)明旨在提供一種用于傅里葉紅外光譜儀樣品池的加熱器，所述加熱器包括金屬外殼、電熱絲和絕緣體內(nèi)芯；所述金屬外殼由耐蝕金屬制成；所述絕緣體內(nèi)芯由具有500攝氏度以上熱化學(xué)穩(wěn)定性的絕緣體制成；所述電熱絲纏繞于所述絕緣體內(nèi)芯上，所述電熱絲纏繞的絲與絲之間由所述絕緣體內(nèi)芯保持絕緣；所述金屬外殼封裝于所述絕緣體與電熱絲外部，所述電熱絲兩端連接的接線電纜引出所述金屬外殼。

上述的加熱器，所述金屬外殼可由不銹鋼或鋁合金或鈦合金制成。

上述的加熱器，所述絕緣體內(nèi)芯由云母制成。

上述的加熱器，所述電熱絲為鎳鉻絲。

上述的加熱器，所述加熱器的金屬外殼上開有安裝孔。

上述的加熱器，所述電熱絲的外部包有玻纖絕緣管。

上述的加熱器，所述金屬外殼上與樣品池的安裝面的平面度為0.2-0.5mm；所述加熱器的厚度小于3mm。

本發(fā)明提供一種制作上述加熱器的方法，所述方法包括步驟：將電熱絲纏繞于所述絕緣體內(nèi)芯上，并使所述電熱絲纏繞的絲與絲之間絕緣；將纏繞了電熱絲的絕緣體內(nèi)芯裝入金屬外殼，在所述電熱絲的兩端連接接線電纜并引出金屬外殼；將所述金屬外殼封裝。

本發(fā)明提供一種安裝有上述加熱器的樣品池，所述加熱器由螺釘連接安裝于所述樣品池外。

本發(fā)明提供一種設(shè)有上述樣品池的傅里葉紅外光譜儀，所述傅里葉紅外光譜儀的樣品池外裝有如上所述的加熱器。

本發(fā)明的有益效果在于，在傅里葉紅外光譜儀的樣品池上裝有上述加熱器，克服了現(xiàn)有技術(shù)中加熱器熱化學(xué)性不穩(wěn)定、可能產(chǎn)生干擾被測氣體的揮發(fā)物質(zhì)的問題，以及加熱器與樣品池連接不穩(wěn)定的問題。

附圖說明

圖1為本發(fā)明加熱器的剖面結(jié)構(gòu)簡圖；

圖2為本發(fā)明加熱器在樣品池上的裝配結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行更加詳細(xì)的說明，以便能夠更好地理解本發(fā)明的方案以及其各個方面的優(yōu)點(diǎn)。然而，以下描述的具體實(shí)施方式和實(shí)施例僅是說明的目的，而不是對本發(fā)明的限制。

如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例的一種用于傅里葉紅外光譜儀樣品池的加熱器，由耐蝕金屬外殼11包覆纏繞電阻絲12的絕緣體內(nèi)芯13構(gòu)成。

所述絕緣體內(nèi)芯13由具有500攝氏度以上熱化學(xué)穩(wěn)定性的絕緣體制成，絕緣體優(yōu)選為云母。云母具有非常高的絕緣、耐高溫性能、絕熱性能，其化學(xué)穩(wěn)定性好，在180℃高溫下彈性和表面性質(zhì)均不發(fā)生變化。

絕緣體內(nèi)芯13還可由陶瓷、鋼化玻璃等制成。

所述電熱絲12纏繞于所述絕緣體內(nèi)芯13上，所述電熱絲纏繞的絲與絲之間由所述絕緣體內(nèi)芯13保持絕緣，同時絕緣體內(nèi)芯13可以作為電熱絲12的支撐件。

電熱絲12優(yōu)選為Cr20Ni80(鎳鉻絲)，該合金具有優(yōu)良的綜合性能，是電阻電熱合金制作高質(zhì)量電熱元件的首選品種，其具有良好的抗氧性，強(qiáng)度高、無磁性、發(fā)射率高，且具有較好的耐腐蝕性、不軟化等一系列優(yōu)點(diǎn)。在長時間使用時，該種電熱絲不變形且永久性伸長很小。

電熱絲12也可為鐵鉻鋁絲等其他常用電熱合金。

為了更好地絕緣，可在所述電熱絲12的外部包有玻纖絕緣管。

所述金屬外殼11封裝于所述絕緣體內(nèi)芯13與電熱絲12外部，所述電熱絲12兩端連接的接線電纜引出所述金屬外殼11。

金屬外殼11選用耐蝕金屬，也是考慮了其熱穩(wěn)定性及抗氧、抗蝕特性，使其在加熱過程中不致產(chǎn)生影響被測氣體的物質(zhì)。

同時，本發(fā)明的加熱器采用金屬外殼11包覆，也是考慮了加熱器1與樣品池2的連接關(guān)系，因?yàn)榻饘偌子跈C(jī)加工安裝，這就可避免現(xiàn)有技術(shù)因?yàn)檎辰Y(jié)連接引發(fā)的連接不穩(wěn)定及粘結(jié)劑在加熱狀態(tài)下易揮發(fā)的問題。

所述金屬外殼上與樣品池的安裝面的平面度為0.2-0.5mm。為了不影響儀器體積和重量，所述加熱器的厚度小于3mm。

進(jìn)一步地，金屬外殼11可由不銹鋼或鋁合金或鈦合金等制成。

優(yōu)選地，金屬外殼選用不銹鋼制成。

云母、不銹鋼的抗氧化溫度在800℃以上，Cr20Ni80(鎳鉻絲)抗氧化溫度1000℃以上，所以不會產(chǎn)生干擾被測氣體的干擾氣體和背景氣體。

因此，優(yōu)選采用由不銹鋼板包覆云母絕緣的電阻絲構(gòu)成的加熱器，其能極大地提升樣品池加熱的可靠性及儀器整體檢測的可靠性。

本發(fā)明制作上述加熱器的方法包括步驟：

將電熱絲12纏繞于所述絕緣體內(nèi)芯13上，并使所述電熱絲12纏繞的絲與絲之間絕緣；

將纏繞了電熱絲12的絕緣體內(nèi)芯13裝入金屬外殼11，在所述電熱絲12的兩端連接接線電纜并引出金屬外殼11；

將所述金屬外殼11封裝。

如圖2所示，可將上述制作好的加熱器1用螺釘3安裝于樣品池2的側(cè)壁上。加熱器1是傅里葉變換紅外光譜儀樣品池2的溫控模塊的重要組成部分，加熱器1作為高溫?zé)嵩磁c溫度傳感器、保溫隔熱部件和溫控電路等零部件共同構(gòu)成樣品池2的溫控模塊。

常用的紅外氣體樣品池，是利用紅外光譜分析氣體用的吸收池，標(biāo)準(zhǔn)的氣體池長約10cm，是端部由紅外透射窗材料組成的管狀池。對于低蒸氣壓或含量低的試樣，可采用光程加長的專用氣體池，池內(nèi)有一組反射鏡，使紅外輻射往返通過氣體試樣，可以得到10m長的有效光程。

長光程氣體池主要應(yīng)用于空氣污染研究、環(huán)境監(jiān)測、氣體純度分析、工業(yè)生產(chǎn)過程監(jiān)測、排放氣體分析和石油勘探地質(zhì)錄井過程監(jiān)測等領(lǐng)域。氣體池池體可加熱，最高可由上述加熱器1加熱到200°以上，并帶溫度控制和壓力傳感器，能夠根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行調(diào)節(jié)。

裝有上述加熱器及樣品池的傅里葉紅外光譜儀的工作過程如下：將被測氣體接到儀器進(jìn)樣入口，經(jīng)過管路進(jìn)入樣品池2(或樣品室)，對樣品池2中的加熱器1通電使其加熱，使得被測氣體的多種氣體組分在測量狀態(tài)下呈氣態(tài)狀態(tài)，使得各組分能夠準(zhǔn)確定性，并準(zhǔn)確測定混合氣體中各組分成分和各組分氣體的濃度。通過設(shè)置于樣品池2的外圍的紅外光源、干涉儀、檢測器等檢測模塊檢測出進(jìn)入樣品池2中的氣體的種類和濃度。

總之，在傅里葉紅外光譜儀的樣品池上裝有本發(fā)明的加熱器，克服了現(xiàn)有技術(shù)中加熱器熱化學(xué)性不穩(wěn)定、可能產(chǎn)生干擾被測氣體的揮發(fā)物質(zhì)的問題，以及加熱器與樣品池連接不穩(wěn)定、連接粘結(jié)劑也產(chǎn)生干擾物質(zhì)的問題。

下述實(shí)施例中的數(shù)值均為示例性說明，具體范圍以發(fā)明內(nèi)容里的技術(shù)方案為準(zhǔn)。

實(shí)施例

本實(shí)施例加熱器的制作工藝如下：

加熱器剖面結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，本加熱器1由云母13和電熱絲12和不銹鋼薄板11構(gòu)成。

加工制作平面度是0.5mm的不銹鋼外殼作為加熱器1的不銹鋼外包層。

將表皮包有玻纖絕緣管的電熱絲12均勻纏繞在云母片上，云母片上纏滿電熱絲12后，固定好電熱絲12的兩個自由端。

將纏滿電熱絲12的云母片13裝入不銹鋼外殼11，引出供電線纜，將不銹鋼外殼的連接邊折彎、閉合、鉚接。

在用不銹鋼封裝好的加熱器1上開安裝孔。

最后應(yīng)說明的是：顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非對實(shí)施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之中。