[發明專利]微型石英爐原子化器

有效

• 申請號: 201210394930.0
• 申請日: 2012-10-17
• 公開（公告）號: CN103776816A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發明（設計）人: 梁敬;王慶;陳璐;董芳;侯愛霞;楊名名;張錦茂
• 申請（專利權）人: 北京瑞利分析儀器有限公司
• 主分類號: G01N21/71
• 分類號: G01N21/71;H01J27/02
• 代理公司: 北京科龍寰宇知識產權代理有限責任公司 11139
• 代理人: 孫皓晨;張處仁

技術領域

本發明涉及原子熒光的原子化領域，尤其是涉及便攜式原子熒光的微型原子化器。

背景技術

原子化器是原子熒光光譜儀的核心器件之一，在原子熒光光譜儀的工作過程中起到原子化的關鍵作用。

我國專利號為ZL87104958A的專利報道了一種氬屏蔽石英爐原子化器，爐管由兩層同心石英管組成，外管上均勻纏繞加熱絲，外管輸入氬氣屏蔽火焰，內管通入帶有載氣的氫化物氣體。

1998年，張錦茂等報道了“低溫原子化”技術（張錦茂、張勤、寧建統.氬氫火焰低溫自動點燃裝置用于氫化物-原子熒光光譜分析中研究[J].巖礦測試，1998，17(1)：22~28）。與早期的高溫石英爐原子化器相比，不僅使所有被測元素的分析靈敏度分別提高了2～7倍；同時有效地克服了砷、銻和鉛等元素較為嚴重的記憶效應；而且大大延長了電爐絲的使用壽命。目前已經被廣泛應用在我國各種原子熒光光譜儀上。

我國專利號為ZL94207732.6的專利報道了一種氫化物原子熒光氬氫火焰的低溫自動點燃裝置，采用電阻絲對石英爐管加熱，同時采用熱電偶監測加熱溫度，系統根據反饋的溫度進行恒溫控制。

我國專利號為ZL98207255.4的專利報道了一種石英爐原子化器，采用釉膜電阻對石英爐管進行紅外加熱。

我國專利號為ZL200720190235.7的專利報道了一種溫度可控帶預熱的石英加熱爐體，采用釉膜電阻對石英爐管進行紅外加熱，同時采用熱電偶進行溫度監測，系統根據反饋的溫度進行恒溫控制。

此外，需要特別指出的是，氣體經由石英爐管通過上述原子化器的加熱區時，其加熱只能通過石英管壁的由外而內的熱傳導來實現，因此被加熱的氣體在石英爐管的直徑方向上就會出現由外至內溫度逐漸下降的現象，即徑向溫度梯度效應。一般石英爐管內徑越大，徑向溫度梯度越大；氣體流量越大，徑向溫度梯度越大；加熱溫度越高，徑向溫度梯度越大；屏蔽式雙層爐管的徑向溫度梯度較單層爐管更加明顯，在200℃加熱、氬氣流量為800mL/min時，一般不小于20℃/mm。由于原子熒光的分析靈敏度與原子化器的加熱溫度之間存在緊密的關聯關系，每一個元素都要一個最佳的原子化器加熱溫度，如砷為200℃、鉛為100℃、鎘為300℃等，因此徑向溫度梯度效應的存在會使得原子熒光的分析靈敏度偏低，此外由于徑向溫度梯度效應極易發生改變，還會影響到分析結果的重復性。因此，理想的原子化器在設計之初就需要考慮消除徑向溫度梯度效應，以確保在原子熒光分析過程中獲得最佳的分析靈敏度和重復性。目前還未見有關于能夠消除徑向溫度梯度效應的原子化器的報道和專利。

上述專利技術中所涉及的原子化器，一般其功耗不小于100W，所需氬氣流量也不小于800mL/min，因此僅僅適用于在實驗室中工作的原子熒光光譜儀。

對于便攜式原子熒光而言，野外現場分析的特性決定了原子化器的功耗、和氬氣消耗等是影響原子熒光工作時間的關鍵因素。目前還沒有關于用于便攜式原子熒光的微型石英爐原子化器的報道和相關專利面世。

有鑒于此，為解決上述技術中的不足，本設計人基于相關領域的研發，并經過不斷測試及改良，進而有本發明的產生。

發明內容

本發明的目的在于針對現有原子化器由于功耗和氬氣流量較大不能適用于便攜式原子熒光野外現場檢測的問題，設計一種微型石英爐原子化器，采用將熱面點火器置于石英爐管內部的設計，實現了石英爐管的微型化，同時大大縮短了外層爐管和內層爐管之間的間隙，消除了氣態物質在石英爐管內被加熱時的徑向溫度梯度效應，提高了原子化過程的可靠性。熱面點火器僅在采樣階段和注入階段的時間間隙工作，大大降低了原子化器的功耗，石英爐管的微型化和無需屏蔽氣的設計大大降低了對氬氣的消耗，從而可以滿足便攜式原子熒光低功耗、低氬氣消耗的要求。

為達上述目的，本發明提供一種微型石英爐原子化器，其特征在于：包括由外至內依次設置的加熱器件、外層爐管、內層爐管與熱面點火器，所述外層爐管與內層爐管之間形成氣體通道，所述氣體通道一端設有進氣口，另一端設有出氣口，所述加熱器件設置在所述外層爐管的外周面上，所述熱面點火器設置在所述內層爐管內，所述熱面點火器的點火針伸出至所述出氣口處。

所述的微型石英爐原子化器中：所述氣體通道的所述另一端呈漸縮狀并形成所述出氣口

所述的微型石英爐原子化器中：所述進氣口呈管狀，其內徑為1~5mm，外徑為2~8mm。

所述的微型石英爐原子化器中：所述加熱器件的加熱溫度范圍為100~1000℃。

所述的微型石英爐原子化器中：所述外層爐管的材料為石英。