本實(shí)用新型屬于測試技術(shù)領(lǐng)域，涉及原子吸收分光光度計(jì)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的測試技術(shù)，進(jìn)一步涉及原子吸收分光光度計(jì)檢定用標(biāo)準(zhǔn)空心陰極燈測試技術(shù)。

背景技術(shù)：

根據(jù)JJG694-2009原子吸收分光光度計(jì)檢定規(guī)程，儀器的多項(xiàng)參數(shù)的檢定均以空心陰極燈為標(biāo)準(zhǔn)，如采用汞燈、錳燈檢定儀器的波長示值誤差、分辨率；采用銅燈檢定儀器的靜態(tài)基線穩(wěn)定性、采用鎘燈對儀器進(jìn)行背景、采用砷燈、銫燈檢定儀器的邊緣能量，但由于目前未有此類裝置，空心陰極燈的性能難以評價(jià)，僅采用檢定合格的原子吸收分光光度計(jì)對空心陰極燈進(jìn)行起輝和穩(wěn)定性的檢測。

空心陰極燈的性能主要體現(xiàn)在起輝時(shí)間、輻射強(qiáng)度及穩(wěn)定性等方面，在制造過程中，電極的設(shè)計(jì)、封入氣體的壓力及最終的純化處理工藝直接影響空心陰極燈的輻射強(qiáng)度及穩(wěn)定性；在使用過程中，由于陰極濺射,造成陰極內(nèi)孔表面粗糙,陰極濺射蒸發(fā)物吸附載氣使燈內(nèi)載氣壓力下降,導(dǎo)致輻射強(qiáng)度下降、穩(wěn)定性變差,輝光不集中等現(xiàn)象，甚至不能發(fā)射出被測元素的共振線。作為計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，空心陰極燈的性能直接影響被檢原子吸收分光光度計(jì)的基線穩(wěn)定性、檢出限、重復(fù)性、邊緣能量與波長等性能指標(biāo)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型針對空心陰極燈的性能難以評價(jià)的現(xiàn)狀，提供一種測試起輝時(shí)間、輻射強(qiáng)度及穩(wěn)定性、背景噪聲的空心陰極燈測試裝置。

本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的：基于光譜比對原理，以氘燈和鹵鎢燈為標(biāo)準(zhǔn)光源，標(biāo)準(zhǔn)光源的輻射經(jīng)單色器色散為窄帶通單色光，通過比對空心陰極燈特征波長及背景波長信號響應(yīng)、確定空心陰極燈的輻射強(qiáng)度及背景噪聲、根據(jù)硅光電池的響應(yīng)信號變化確定空心陰極燈的起輝時(shí)間。

本實(shí)用新型涉及的空心陰極燈測試裝置，由光源系統(tǒng)、單色器系統(tǒng)、檢測器及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)構(gòu)成，其特征在于：光源系統(tǒng)中塔輪圓盤2上對稱安裝氘燈標(biāo)準(zhǔn)光源3和鹵鎢燈標(biāo)準(zhǔn)光源4、同軸心空間圓周上安裝n個(gè)空心陰極燈光源，n介于2～8之間；硅光電池檢測器9固定于塔輪圓盤對側(cè)、與標(biāo)準(zhǔn)光源及空心陰極燈相同分布的空間圓周上。

空心陰極燈的測試方法，包括如下步驟：

A：旋轉(zhuǎn)塔輪圓盤2驅(qū)動(dòng)塔輪圓盤2，依次開啟空心陰極燈，經(jīng)聚焦透鏡13聚焦于硅光電池9的PN結(jié)，記錄空心陰極燈的信號響應(yīng)u_h，直至穩(wěn)定；

B：開啟標(biāo)準(zhǔn)光源，待穩(wěn)定后，旋轉(zhuǎn)渦輪旋轉(zhuǎn)臺1驅(qū)動(dòng)塔輪圓盤2，氘燈標(biāo)準(zhǔn)光源3、鹵鎢燈標(biāo)準(zhǔn)光源4的輻射(或經(jīng)衰減后)經(jīng)單色器聚焦透鏡12聚焦于單色器入射狹縫，經(jīng)色散后聚焦在CCD檢測器光敏面，依次記錄氘燈標(biāo)準(zhǔn)光源及鹵鎢燈標(biāo)準(zhǔn)光源的信號響應(yīng)及u_λz；

C：旋轉(zhuǎn)渦輪旋轉(zhuǎn)臺1，依次將空心陰極燈置于單色器光路中，空心陰極燈的輻射(或經(jīng)衰減T_H后)經(jīng)單色器聚焦透鏡12聚焦于單色器入射狹縫，記錄空心陰極燈特征波長的信號響應(yīng)u_H及背景信號響應(yīng)u_z；

按公式(1)(2)(3)(4)分別計(jì)算空心陰極燈的起輝時(shí)間t、輻射強(qiáng)度J_H、輻射強(qiáng)度的穩(wěn)定性σJ_rel及背景噪聲J_z：

式中：t--空心陰極燈起輝時(shí)間；

u_h--空心陰極燈特征波長的信號響應(yīng)(硅光電池檢測器)；

J_H--空心陰極燈輻射強(qiáng)度；

J_λ--λ波長處，標(biāo)準(zhǔn)光源的輻射強(qiáng)度；

λ_H--空心陰極燈特征波長；

λ_Z--空心陰極燈背景波長；

Δλ_H--空心陰極燈特征波長與標(biāo)準(zhǔn)光源賦值波長的偏差；

u_H--空心陰極燈特征波長的信號響應(yīng)(CCD檢測器)；

u_λ--λ波長處，原子吸收標(biāo)準(zhǔn)裝置的標(biāo)準(zhǔn)光源的信號響應(yīng)；

T_λ--λ波長處，標(biāo)準(zhǔn)光源衰減器的衰減系數(shù)；

T_H--空心陰極燈衰減器的衰減系數(shù)；

σJ_rel--空心陰極燈的輻射穩(wěn)定性；

J_z--空心陰極燈背景噪聲；

u_Z--空心陰極燈的背景信號；

本實(shí)用新型涉及的空心陰極燈測試裝置，由光源系統(tǒng)、單色器系統(tǒng)、檢測器及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)構(gòu)成，其特征在于：光源系統(tǒng)中塔輪圓盤2上對稱安裝氘燈標(biāo)準(zhǔn)光源3和鹵鎢燈標(biāo)準(zhǔn)光源4、同軸心空間圓周上安裝半導(dǎo)體激光器及n個(gè)空心陰極燈光源，n介于2～8之間；硅光電池檢測器9固定于塔輪圓盤對側(cè)、與標(biāo)準(zhǔn)光源及空心陰極燈相同分布的空間圓周上。

空心陰極燈的測試方法，包括如下步驟：包括步驟A和下述步驟：

D：待標(biāo)準(zhǔn)光源穩(wěn)定后，旋轉(zhuǎn)渦輪旋轉(zhuǎn)臺1驅(qū)動(dòng)塔輪圓盤2，氘燈標(biāo)準(zhǔn)光源3、鹵鎢燈標(biāo)準(zhǔn)光源4的輻射依次經(jīng)單色器聚焦透鏡12聚焦于單色器7的入射狹縫，記錄氘燈標(biāo)準(zhǔn)光源及鹵鎢燈標(biāo)準(zhǔn)光源的光譜響應(yīng)u_λ；

E：設(shè)置單色器波長為半導(dǎo)體激光器輻射波長λ_L，記錄氘燈標(biāo)準(zhǔn)光源或鹵鎢燈標(biāo)準(zhǔn)光源的信號響應(yīng)關(guān)閉標(biāo)準(zhǔn)光源，將半導(dǎo)體激光器置于光路中并開啟，待激光器穩(wěn)定后，記錄半導(dǎo)體激光器特征波長的信號響應(yīng)u_L；

F:旋轉(zhuǎn)渦輪旋轉(zhuǎn)臺，依次將空心陰極燈置于單色器光路中，待測空心陰極燈的輻射(衰減T_H后)經(jīng)單色器聚焦透鏡12聚焦于單色器入射狹縫，記錄空心陰極燈特征波長的信號響應(yīng)u_H及背景信號響應(yīng)u_z；

按公式(1)(5)(6)(7)分別計(jì)算空心陰極燈的起輝時(shí)間t、輻射強(qiáng)度J_H、輻射強(qiáng)度的穩(wěn)定性σJ_rel及背景噪聲J_z

式中：J_H--空心陰極燈輻射強(qiáng)度；

u_L--半導(dǎo)體激光器特征波長的信號響應(yīng)；

Δλ_L--半導(dǎo)體激光器特征波長與標(biāo)準(zhǔn)光源賦值波長的偏差；

J_L--半導(dǎo)體激光器的輻射強(qiáng)度

本實(shí)用新型涉及的空心陰極燈測試裝置，由光源系統(tǒng)、單色器系統(tǒng)、檢測器及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)構(gòu)成，其特征在于：光源系統(tǒng)中塔輪圓盤2上對稱安裝氘燈標(biāo)準(zhǔn)光源3和鹵鎢燈標(biāo)準(zhǔn)光源4，同軸心空間圓周上安裝n個(gè)空心陰極燈光源，n介于2～8之間；硅光電池檢測器9固定于塔輪圓盤對側(cè)、與標(biāo)準(zhǔn)光源及空心陰極燈相同分布的空間圓周上；積分球置于光源與單色器入射狹縫之間、積分球入射口與空心陰極燈的輻射光路同軸心、出射口與單色器7的入射狹縫同軸心；半導(dǎo)體激光器固定于積分球外表面，發(fā)射窗口與內(nèi)表面重合、且不直射單色器入射狹縫。

空心陰極燈的測試方法，包括步驟A、D、E和F，按公式(1)(5)(6)(7)分別計(jì)算空心陰極燈的起輝時(shí)間t、輻射強(qiáng)度J_H、輻射強(qiáng)度的穩(wěn)定性σJ_rel及背景噪聲J_z；

本實(shí)用新型涉及的空心陰極燈測試裝置，將原子吸收分光光度計(jì)標(biāo)準(zhǔn)空心陰極燈的量值溯源至標(biāo)準(zhǔn)光源，裝置量值穩(wěn)定，使用快捷、方便，適用于空心陰極燈的起輝時(shí)間、輻射強(qiáng)度及穩(wěn)定性、背景噪聲等技術(shù)參數(shù)的測試。

附圖說明

圖1本實(shí)用新型涉及的原子吸收分光光度計(jì)標(biāo)準(zhǔn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖

圖2本實(shí)用新型涉及的原子吸收分光光度計(jì)標(biāo)準(zhǔn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖

圖3本實(shí)用新型涉及的原子吸收分光光度計(jì)標(biāo)準(zhǔn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖

其中：1-渦輪旋轉(zhuǎn)臺,2-塔輪圓盤，3-氘燈標(biāo)準(zhǔn)光源，4-鹵鎢燈標(biāo)準(zhǔn)光源，5-半導(dǎo)體激光器，6-積分球，7-單色器，8-CCD檢測器，9-硅光電池檢測器，10-氘燈聚焦透鏡，11-鹵鎢燈聚焦透鏡，12-單色器聚焦透鏡，13-硅光電池聚焦透鏡，14-氘燈標(biāo)準(zhǔn)光源衰減器，15-鹵鎢燈標(biāo)準(zhǔn)光源衰減器，16-空心陰極燈衰減器。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
進(jìn)行進(jìn)一步說明，但不作為對實(shí)用新型內(nèi)容的限制。

實(shí)施例一

如圖1所示：原子吸收分光光度計(jì)標(biāo)準(zhǔn)裝置由光源系統(tǒng)、單色器系統(tǒng)、檢測器及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)構(gòu)成，光源系由7SRA1100A渦輪旋轉(zhuǎn)臺1、直徑300mm塔輪圓盤2、標(biāo)稱輻射功率30w氘燈標(biāo)準(zhǔn)光源3、12V5w鹵鎢燈標(biāo)準(zhǔn)光源4、氘燈標(biāo)準(zhǔn)光源衰減器(T＝70％，R＝20mm)14、鹵鎢燈標(biāo)準(zhǔn)光源衰減器(T＝50％，R＝20mm)15、空心陰極燈衰減器(T＝10～50％，R＝20mm)16構(gòu)成；單色器系統(tǒng)由FHR1000單色器7、單色器聚焦透鏡(f＝80mm，R＝20mm)12構(gòu)成；檢測器系統(tǒng)由Horiba SYN-1024X256-SP CCD檢測器8、S1133-14硅光電池檢測器9、硅光電池聚焦透鏡(f＝20mm，R＝10mm)13構(gòu)成。

氘燈標(biāo)準(zhǔn)光源3、鹵鎢燈標(biāo)準(zhǔn)光源4及銅、鎘、汞、錳、砷、銫空心陰極燈均勻固定于塔輪圓盤2直徑180mm的空間圓周上，塔輪圓盤2固定于渦輪旋轉(zhuǎn)臺1的旋轉(zhuǎn)面上，并與渦輪旋轉(zhuǎn)臺1的旋轉(zhuǎn)面同心；單色器7的入射口正對于空心陰極燈輻射方向，且入射狹縫處于以塔輪圓盤2的軸心為圓心、與標(biāo)準(zhǔn)光源、空心陰極燈相同分布的空間圓周上；CCD檢測器8垂直置于單色器出射口、且光敏面處于單色器7的出射光焦平面上；硅光電池檢測器9固定于塔輪圓盤對側(cè)、與標(biāo)準(zhǔn)光源及空心陰極燈相同分布的空間圓周上。

渦輪旋轉(zhuǎn)臺驅(qū)動(dòng)塔輪圓盤旋轉(zhuǎn)至特定位置時(shí)，氘燈標(biāo)準(zhǔn)光源、鹵鎢燈標(biāo)準(zhǔn)光源及銅、鎘、汞、錳、砷、銫空心陰極燈的輻射依次經(jīng)單色器聚焦透鏡聚焦于單色器入射狹縫、空心陰極燈的輻射經(jīng)硅光電池聚焦透鏡聚焦于硅光電池的PN結(jié)。

按照步驟A測量空心陰極燈的信號響應(yīng)u_h，按照步驟B、C分別測量標(biāo)準(zhǔn)光源的信號響應(yīng)及u_λz、空心陰極燈特征波長的信號響應(yīng)u_H及背景信號響應(yīng)u_Z，按公式(1)(2)(3)(4)分別計(jì)算空心陰極燈的起輝時(shí)間t、輻射強(qiáng)度J_H、輻射強(qiáng)度的穩(wěn)定性σJ_rel及背景噪聲J_z，如表1所示。

表1空心陰極燈測試結(jié)果

實(shí)施例二

如圖2所示：原子吸收分光光度計(jì)標(biāo)準(zhǔn)裝置由光源系統(tǒng)、單色器系統(tǒng)、檢測器及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)構(gòu)成，光源系由7SRA1100A渦輪旋轉(zhuǎn)臺1、直徑300mm塔輪圓盤2、標(biāo)稱輻射功率30w氘燈標(biāo)準(zhǔn)光源3、12V5w鹵鎢燈標(biāo)準(zhǔn)光源4、DL-4146-101S半導(dǎo)體激光器5、氘燈標(biāo)準(zhǔn)光源衰減器(T＝70％，R＝20mm)14、鹵鎢燈標(biāo)準(zhǔn)光源衰減器(T＝50％，R＝20mm)15、空心陰極燈衰減器(T＝10～50％，R＝20mm)16構(gòu)成；單色器系統(tǒng)由FHR1000單色器7、單色器聚焦透鏡(f＝80mm，R＝20mm)12構(gòu)成；檢測器系統(tǒng)由Horiba SYN-1024X256-SP CCD檢測器8、S1133-14硅光電池檢測器9、硅光電池聚焦透鏡(f＝20mm，R＝10mm)13構(gòu)成。

氘燈標(biāo)準(zhǔn)光源3、鹵鎢燈標(biāo)準(zhǔn)光源、半導(dǎo)體激光器4及銅、鎘、汞、錳、砷、銫空心陰極燈均勻固定于塔輪圓盤2直徑180mm的空間圓周上，塔輪圓盤2固定于渦輪旋轉(zhuǎn)臺1的旋轉(zhuǎn)面上，并與渦輪旋轉(zhuǎn)臺1的旋轉(zhuǎn)面同心；單色器7的入射口正對于空心陰極燈輻射方向，且入射狹縫處于以塔輪圓盤2的軸心為圓心、與標(biāo)準(zhǔn)光源、空心陰極燈相同分布半徑的空間圓周上；CCD檢測器8垂直置于單色器出射口、且光敏面處于單色器7的出射光焦平面上；硅光電池檢測器9固定于塔輪圓盤對側(cè)、與標(biāo)準(zhǔn)光源及空心陰極燈相同分布的空間圓周上。

渦輪旋轉(zhuǎn)臺驅(qū)動(dòng)塔輪圓盤旋轉(zhuǎn)至特定位置時(shí)，氘燈標(biāo)準(zhǔn)光源、鹵鎢燈標(biāo)準(zhǔn)光源、半導(dǎo)體激光器及銅、鎘、汞、錳、砷、銫空心陰極燈的輻射依次經(jīng)單色器聚焦透鏡聚焦于單色器入射狹縫、空心陰極燈輻射經(jīng)硅光電池聚焦透鏡聚焦于硅光電池的PN結(jié)。

按照步驟A測量空心陰極燈的信號響應(yīng)u_h，按照步驟D、E、F分別測量標(biāo)準(zhǔn)光源的光譜響應(yīng)u_λ、標(biāo)準(zhǔn)光源的信號響應(yīng)半導(dǎo)體激光器的信號響應(yīng)u_L及空心陰極燈特征波長的信號響應(yīng)u_H及背景信號響應(yīng)u_z，按公式(1)(5)(6)(7)分別計(jì)算空心陰極燈的起輝時(shí)間t、輻射強(qiáng)度J_H、輻射強(qiáng)度的穩(wěn)定性σJ_rel及背景噪聲J_z，如表2所示。

表2空心陰極燈測試結(jié)果

實(shí)施例三

如圖3所示：原子吸收分光光度計(jì)標(biāo)準(zhǔn)裝置由光源系統(tǒng)、單色器系統(tǒng)、檢測器及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)構(gòu)成，光源系統(tǒng)由7SRA1100A渦輪旋轉(zhuǎn)臺1、直徑300mm塔輪圓盤2、標(biāo)稱輻射功率30w氘燈標(biāo)準(zhǔn)光源3、12V5w鹵鎢燈標(biāo)準(zhǔn)光源4、DL-4146-101S半導(dǎo)體激光器5、積分球(60mm)6、氘燈聚焦透鏡10、鹵鎢燈聚焦透鏡11、氘燈標(biāo)準(zhǔn)光源衰減器(T＝70％，R＝20mm)14、鹵鎢燈標(biāo)準(zhǔn)光源衰減器(T＝50％，R＝20mm)15、空心陰極燈衰減器(T＝10～50％，R＝20mm)16構(gòu)成；單色器系統(tǒng)由FHR1000單色器7、單色器聚焦透鏡(f＝80mm，R＝20mm)12構(gòu)成；檢測器系統(tǒng)由Horiba SYN-1024X256-SP CCD檢測器8、S1133-14硅光電池檢測器9、、硅光電池聚焦透鏡(f＝20mm，R＝10mm)13、構(gòu)成。

氘燈標(biāo)準(zhǔn)光源3、鹵鎢燈標(biāo)準(zhǔn)光源4及銅、鎘、汞、錳、砷、銫空心陰極燈均勻分布于塔輪圓盤2直徑180mm的圓周上，塔輪圓盤2固定于渦輪旋轉(zhuǎn)臺1的旋轉(zhuǎn)面上，并與渦輪旋轉(zhuǎn)臺1的旋轉(zhuǎn)面同心；積分球置于光源與單色器之間，積分球入射口與標(biāo)準(zhǔn)光源的入射光路同軸心、出射口與單色器7的入射狹縫同軸心；半導(dǎo)體激光器固定于積分球外表面，其發(fā)射窗口與內(nèi)表面重合、且不直射單色器入射狹縫；單色器7的入射口正對于空心陰極燈輻射方向，且入射狹縫處于以塔輪圓盤2的軸心為圓心、與標(biāo)準(zhǔn)光源、空心陰極燈相同分布的空間圓周上；CCD檢測器8垂直置于單色器出射口、且光敏面處于單色器7的出射光焦平面上；硅光電池檢測器9固定于塔輪圓盤對側(cè)、與標(biāo)準(zhǔn)光源及空心陰極燈相同分布的空間圓周上。渦輪旋轉(zhuǎn)臺驅(qū)動(dòng)塔輪圓盤旋轉(zhuǎn)至特定位置時(shí)，氘燈標(biāo)準(zhǔn)光源、鹵鎢燈標(biāo)準(zhǔn)光源、半導(dǎo)體激光器及銅、鎘、汞、錳、砷、銫空心陰極燈的輻射依次經(jīng)單色器聚焦透鏡聚焦于單色器入射狹縫、空心陰極燈輻射經(jīng)硅光電池聚焦透鏡聚焦于硅光電池的PN結(jié)。

按照步驟A測量空心陰極燈的信號響應(yīng)u_h，按照步驟D、E、F分別測量標(biāo)準(zhǔn)光源的光譜響應(yīng)u_λ、標(biāo)準(zhǔn)光源的信號響應(yīng)半導(dǎo)體激光器的信號響應(yīng)u_L及空心陰極燈特征波長的信號響應(yīng)u_H及背景信號響應(yīng)u_z，按公式(1)(5)(6)(7)分別計(jì)算空心陰極燈的起輝時(shí)間t、輻射強(qiáng)度J_H、輻射強(qiáng)度的穩(wěn)定性σJ_rel及背景噪聲J_z，如表3所示。

表3空心陰極燈測試結(jié)果