[發明專利]包括二向色性光束組合器的光學發射系統

有效

• 申請號: 201310111452.2
• 申請日: 2013-04-01
• 公開（公告）號: CN103376158B
• 公開（公告）日: 2017-08-11
• 發明（設計）人: 邁克爾·鮑里斯;孫寅生;林帝賽·巴克;吉琳·拉塞爾
• 申請（專利權）人: 安捷倫科技有限公司
• 主分類號: G01J3/443
• 分類號: G01J3/443
• 代理公司: 北京東方億思知識產權代理有限責任公司11258
• 代理人: 李曉冬

背景技術

常規的光學發射光譜儀可以包括用于光譜化學分析的電感耦合等離子體(ICP)光源。一般來講，與選擇沿著垂直于ICP光源的軸線(徑向觀察)的方向發射的光相比，選擇沿著ICP光源的軸線(軸向觀察)發射的光來檢測和測量提供了增加的信號背景率并且因此提高了檢測極限。這個優勢對于某些元素，例如砷(As)、硒(Se)、鉛(Pb)和在光譜的紫外線區域內具有光學發射線的其他元素是特別重要的。然而，在某些情況下，選擇垂直于電感耦合等離子體源的軸線發射的光是有益的，益處在于它能實現更大范圍的濃度的測量并且允許光選擇位置的最優化以最小化元素間的干擾效應。這對于容易離子化的元素是特別重要的，例如鉀(K)、鈉(Na)、鋰(Li)和在光譜的可見光區域內具有光學發射線的其他元素。此外，軸向觀察通常提供高敏感度和低線性度，而徑向觀察通常提供更低的敏感度和更高的線性度。

已嘗試實現對沿著或垂直于電感耦合等離子體源的軸線發射出的光的選擇。例如，可以按照需要從沿著光源的軸線發射的光亦或與光源的軸線成直角的光選擇用于檢測和測量的光，但是不能同時選擇兩者。也就是說，在任何時候只能選擇唯一的觀察模式。因此，當使用現代同時型光譜儀時，例如，有必要在各個軸向和徑向觀察模式中采取不同的(例如，在時間上分開的)措施以獲得各感興趣的元素的最佳性能。為了實現光的同時軸向觀察和徑向觀察，一個光譜儀必須用于軸向觀察并且另一個光譜儀必須用于徑向觀察。換句話講，常規的系統需要使用一個光譜儀進行兩次分開的觀察(增加了分析時間和樣品消耗)亦或對每種觀察使用不同的光譜儀來兩個同時進行觀察(非常昂貴的替代方案)。

發明內容

在一個代表性實施例中，光學發射光譜儀系統包括光源和二向色性光束組合器。光源被配置為在第一方向上發射第一光并且在不同于所述第一方向的第二方向上發射第二光。二向色性光束組合器被配置為經由第一光路接收所述第一光并且經由第二光路接收所述第二光，以便反射一部分所述第一光進入光檢測及測量裝置的入口孔，并且透射一部分所述第二光進入所述入口孔，從而使所述光檢測及測量裝置能夠分析或測量第一光和第二光兩者的特性。被反射進入所述入口孔的所述第一光的一部分主要具有第一波長范圍內的波長，并且被透射進入所述入口孔的所述第二光的一部分主要具有不同于第一波長范圍的第二波長范圍內的波長。

在另一個代表性實施例中，光學發射光譜儀裝置包括光學導向裝置、光學濾波裝置和光學組合裝置。所述光學導向裝置被配置為將光源在第一方向上沿著第一光路發射的第一光導向單個光檢測及測量裝置，并且將所述光源在不同于所述第一方向的第二方向上沿著第二光路發射的第二光導向同一個光檢測及測量裝置。所述光學濾波裝置被配置為同時將所述第一光和所述第二光濾波到明顯不同的波長范圍內。所述光學組合裝置被配置為在所述單個光檢測及測量裝置之前將濾波后的第一光和第二光進行組合。

在另一個代表性實施例中，光學發射光譜儀系統包括：等離子體光源，被配置為在第一方向上發射第一光并且在大體上垂直于所述第一方向的第二方向上發射第二光；多個第一鏡，用于沿著第一光路引導所述第一光；多個第二鏡，用于沿著第二光路引導所述第二光；和模式選擇器，包括對應于所述模式選擇器的位置的模式區。所述模式選擇器是可選擇性移動的，使得所述第一光路和所述第二光路貫穿(intersect)所述模式區之一。所述模式區包括二向色性光束組合器、鏡區和透明區。所述二向色性光束組合器被配置為反射主要在預定的第一波長范圍內的所述第一光的波長進入檢測器的入口孔，并且透射主要在預定的第二波長范圍內的所述第二光的波長進入所述入口孔，從而使得能對所述第一光和所述第二光兩者進行分析，其中所述第二波長范圍不同于所述第一波長范圍。所述鏡區被配置為反射所述第一光的所有波長進入所述檢測器的入口孔，并且反射所述第二光的所有波長遠離所述檢測器的入口孔，從而使得能對所述第一光進行分析。所述透明區被配置為透射所述第二光的所有波長進入所述檢測器的入口孔，并且透射所述第一光的所有波長遠離所述檢測器的入口孔，從而使得能對所述第二光進行分析。

附圖說明

結合附圖，可以更好地從以下詳細描述理解說明性實施例。應強調的是，各種特征未必按比例繪制。事實上，為了清晰的論述，可以任意地增加或減少尺寸。文中盡可能使用相似的附圖標記表示相似的構件。

圖1是根據代表性實施例的光學發射光譜儀系統的等軸視圖。

圖2是根據代表性實施例的圖1的光學發射光譜儀系統的二向色性光束組合器的剖視圖。

圖3是根據代表性實施例的光學發射光譜儀系統的等軸視圖。