[實用新型]分段式全譜直讀電感耦合等離子體發射光譜儀

有效

• 申請號: 201420367093.7
• 申請日: 2014-07-03
• 公開（公告）號: CN203949873U
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發明（設計）人: 廖波;馬建州;袁海軍;顧德安
• 申請（專利權）人: 無錫創想分析儀器有限公司
• 主分類號: G01N21/68
• 分類號: G01N21/68
• 代理公司: 總裝工程兵科研一所專利服務中心 32002
• 代理人: 楊立秋

技術領域

本實用新型涉及元素分析技術領域，尤其是一種電感耦合等離子體發射光譜儀。

背景技術

電感耦合等離子體發射光譜儀(ICP)屬于發射光譜(optic?emission?spectrometer)儀器，分為全譜直讀式和單道掃描式兩種。

國外的ICP儀器以全譜直讀為主流。全譜直讀型儀器以中階梯光柵和平面探測器為核心，通過中階梯光柵將不同譜線分開，譜線成像在一個平面上，再通過一個平面探測器來一次采集全部譜線。分析速度快，準確度高，由于此類儀器以進口為主，因此市場上也以這種全譜直讀式ICP為高端化儀器的象征。

國內的ICP儀器以傳統的單道掃描式為主流。單道掃描式ICP以平面光柵和光電倍增管(PMT)為核心，平面光柵將不同譜線分開，成像在一條直線上，再通過一個光電倍增管來采集每一個譜線的數據。為了采集不同譜線的數據，需要通過轉動光柵來進行連續掃描，因此分析速度較慢。此類儀器優點是在長波段也能保持很好的光學分辨率，對稀土和重金屬的檢測能力較強，且成本相對低廉，容易被中小客戶接受。但其分析速度過于緩慢的缺點限制了其在很多場合的使用。

全譜直讀式ICP儀器成本高昂，售價也非常昂貴，對于中小型企業來說很難普及。并且受制于中階梯光柵式光學系統的限制，儀器的光學分辨率在長波段的劣勢非常明顯，限制了此類儀器的稀土和重金屬方面的分析能力。單道掃描式ICP雖然成本相對低廉，但是過慢的分析速度成為其致命缺點，限制了在很多需要快速分析場合的使用。

發明內容

本實用新型要解決的技術問題是提供一種分段式全譜直讀電感耦合等離子體發射光譜儀，該光譜儀具有成本較低，分析速度較快，對稀土和重金屬的分析能力強的特點。

為了解決上述技術問題，本實用新型包括高頻發生器，進樣系統，分光系統，譜線采集裝置，與譜線采集裝置連接的人機交互系統，所述譜線采集裝置為線陣式傳感器。

優選地，所述高頻發生器為頻率40.68MHz或27.12MHz的自激式高頻發生器

優選地，所述線陣式傳感器為線陣CCD傳感器或線陣CMOS傳感器

優選地，所述分光系統包括用于控制入射光寬度的入射狹縫，用于將入射的發散光線變成平行光線的準直鏡，實現不同波長的平行光線分離的平面光柵，將平行光線會聚的聚光鏡。

本實用新型結合了全譜直讀式ICP和單道掃描式ICP的優點，所述分段式全譜直讀光譜儀以平面光柵和線陣傳感器為核心。與光電倍增管(PMT)單點探測不同，線陣傳感器是陣列式傳感器，可以一次得到幾千個譜線數據。通過轉動光柵的角度進行掃描，每次線陣傳感器可以得到不同波長范圍的全譜數據，一次掃描完成后，通過軟件將線陣傳感器的數據進行拼接，可以得到全光譜范圍內的全譜數據。這種設計方式的突出優點在于，由于采用陣列式傳感器，一次可以得到一定波長范圍內的全譜數據，光柵只需轉動少數幾次就可以得到全波長范圍的全譜數據，從分析時間上大大優于單道掃描式，與國外的一次全譜直讀相比也并不遜色。而且由于采用平面光柵式光學系統，可以在全波長范圍內保持優秀而穩定的光學分辨率，這點又優于一次全譜直讀。更重要的是，這種設計方式可以在與單道掃描式儀器成本相近的情況下，提供優異的儀器性能，為ICP類儀器的普及提供了現實基礎。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構框圖；

圖2為分光系統的結構示意圖。

具體實施方式

本實用新型所列舉的實施例，只是用于幫助理解本實用新型，不應理解為對本實用新型保護范圍的限定，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型思想的前提下，還可以對本實用新型進行改進和修飾，這些改進和修飾也落入本實用新型權利要求保護的范圍內。

如圖1所示，本實用新型包括：

頻率40.68MHz或27.12MHz的自激式高頻發生器1，為儀器提供射頻激發功率，用于激發樣品溶液；

進樣系統2，將樣品溶液進行霧化，霧化后的樣品溶液形成微液滴；

分光系統3，將不同譜線在空間上分離開，便于檢測器進行檢測，如圖2所示，分光系統包括用于控制入射光寬度的入射狹縫7，用于將入射的發散光線變成平行光線的準直鏡8，實現不同波長的平行光線分離的平面光柵9，將平行光線會聚的聚光鏡10。

線陣式傳感器4，所述線陣式傳感器4為線陣CCD傳感器或線陣CMOS傳感器，用于采集一定波長范圍的光譜數據。

與線陣式傳感器4連接的人機交互系統5，所述人機交互系統5分析線陣式傳感器4所采集到的譜線數據，得到所分析元素的含量數據，并通過顯示裝置顯示。

本實用新型中，平面光柵9安裝在一個轉動結構上面，可以沿自身的中心軸進行旋轉轉動。轉動結構利用電機進行驅動，通過轉動不同的角度，可以將不同波長范圍內的譜線投射到線陣傳感器4上面。轉動結構優選采用正弦機構，也可以是凸輪機構，余割機構或者線性轉機構等具有掃描功能的結構。比如，假設要分析的光譜波長范圍為180～510nm，假設線陣傳感器一次能采集的波長范圍是30nm，控制平面光柵轉動結構，依次采集180～210nm、210～240nm、。。。。。。。、480～510nm的譜線，光柵只需要轉動11次即可采集180～510nm內的全部譜線。因此，本方案以分段的形式獲取全部譜線，稱為分段式全譜直讀。