[發(fā)明專(zhuān)利]一種等離子體高度調(diào)整裝置及方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711143883.1
• 申請(qǐng)日: 2017-11-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107991289A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭磊落;郭淳;陳挺;樓屹;賴(lài)曉健
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 浙江全世科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G01N21/73
• 分類(lèi)號(hào): G01N21/73
• 代理公司: 上海漢聲知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司31236
• 代理人: 胡晶

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于原子發(fā)射光譜儀領(lǐng)域，尤其涉及一種等離子體高度調(diào)整裝置及方法。

背景技術(shù)

側(cè)視觀測(cè)模式：等離子體炬管的中心軸與檢測(cè)系統(tǒng)的光軸成直角的觀測(cè)模式；

端視觀測(cè)模式：等離子體炬管的中心軸與檢測(cè)系統(tǒng)的光軸重合或平行的觀測(cè)模式；

等離子體氣體：用于形成和維持等離子體的主要?dú)夥眨鏏r等；

等離子體炬管：用于形成和維持等離子體的器件，如微波等離子體炬(MPT)，電感耦合等離子體炬(ICP)，表面波器件(Surfatron)等。

在等離子體原子發(fā)射光譜儀中，待測(cè)樣品通常以氣態(tài)形式被載氣引入等離子體中，并在等離子體中先后經(jīng)過(guò)蒸發(fā)、去溶、原子化、電離、激發(fā)、發(fā)射等過(guò)程。由于元素特性的差異，對(duì)不同元素而言，其在等離子體中發(fā)生上述過(guò)程的難易程度不同，因此，在采用側(cè)視觀測(cè)模式對(duì)元素特征譜線(xiàn)強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，等離子體存在最佳觀測(cè)區(qū)域。

針對(duì)上述需求，現(xiàn)有的解決方案包括三種方式：

1)采用端視觀測(cè)模式對(duì)等離子體進(jìn)行檢測(cè)，即光學(xué)系統(tǒng)的光軸與等離子體炬的軸線(xiàn)重合或平行，由于待測(cè)樣品或待測(cè)元素的激發(fā)過(guò)程也是沿等離子體炬的軸線(xiàn)，因此消除了觀測(cè)區(qū)域?qū)z測(cè)的影響；

2)采用側(cè)視觀測(cè)模式，同時(shí)通過(guò)機(jī)械結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)等離子體炬管的相對(duì)位置；

3)采用側(cè)視觀測(cè)模式，同時(shí)通過(guò)機(jī)械結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)的探頭的相對(duì)位置。

現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)：

方案1)：使用端視方式時(shí)，由于某些元素的特征發(fā)射譜線(xiàn)在經(jīng)過(guò)等離子體尾焰容易發(fā)生自吸等現(xiàn)象從而影響定量分析，且等離子體尾焰溫度過(guò)高容易對(duì)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)性能造成影響，因此通常需要采用去尾焰的方式，如冷錐和吹風(fēng)式去尾焰等，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜；其次，端視觀測(cè)模式下元素的線(xiàn)性范圍相比側(cè)視觀測(cè)模式要小；

方案2)與方案3)：

需要調(diào)節(jié)等離子體炬管或者光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)的探頭(光纖探頭或者光筒等)位置，從而使得探測(cè)器能夠捕獲到元素在等離子體中的最佳觀測(cè)位置，實(shí)現(xiàn)后續(xù)的定性和定量分析；

現(xiàn)有光譜儀的升降操作系統(tǒng)一般采用機(jī)械式，即采用人工或自動(dòng)化設(shè)施將整個(gè)微波等離子體炬或者光學(xué)探測(cè)器的探頭(光纖或者光筒等)上下移動(dòng)，它的缺陷有下面幾點(diǎn)：a、需要提供額外的機(jī)械安裝和移動(dòng)空間，不利于結(jié)構(gòu)的小型化；b、機(jī)械式移動(dòng)會(huì)帶來(lái)磨損等影響實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確性和重現(xiàn)性等因素；c、機(jī)械式移動(dòng)也會(huì)造成安全隱患；d、機(jī)械式移動(dòng)會(huì)降低光譜儀的檢測(cè)效率；e、機(jī)械設(shè)計(jì)復(fù)雜，其所需要的活動(dòng)空間給微波輻射帶來(lái)了隱患。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種等離子體高度調(diào)整裝置及方法。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種等離子體高度調(diào)整裝置，包括MPT模塊、光纖探頭、光學(xué)系統(tǒng)、攝像頭、檢測(cè)終端、控制板和排氣模塊，所述MPT模塊為等離子體炬管；所述排氣模塊用于對(duì)所述等離子體炬管的腔室進(jìn)行排氣；所述光纖探頭用于獲取等離子體產(chǎn)生的光信號(hào)；所述光學(xué)系統(tǒng)與所述光纖探頭連接，用于根據(jù)所述光纖探頭傳來(lái)的光信號(hào)生成光譜圖；所述攝像頭用于拍攝等離子體圖像；所述檢測(cè)終端用于通過(guò)所述控制板來(lái)控制所述排氣模塊的排氣速度，根據(jù)所述光學(xué)系統(tǒng)生成的光譜圖計(jì)算得到該光譜圖的信背比以及對(duì)所述攝像頭拍攝的等離子體圖像進(jìn)行識(shí)別，以獲得等離子體高度。

較佳的，所述光纖探頭和所述攝像頭均采用側(cè)視觀測(cè)模式。

較佳的，所述光纖探頭和所述攝像頭位于同一水平位置。

較佳的，所述排氣模塊包括通道、排氣閥和排氣風(fēng)扇，所述排氣閥和所述排氣風(fēng)扇均設(shè)置在所述通道內(nèi)，所述控制板通過(guò)控制所述排氣風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速來(lái)控制排氣速度的快慢，所述排氣閥用于使所述腔室內(nèi)的排氣速度在所述排氣風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速改變時(shí)漸變并趨于穩(wěn)定狀態(tài)。

較佳的，所述檢測(cè)終端為PC端、智能手機(jī)、平板和嵌入式系統(tǒng)中的任一種。

一種等離子體高度調(diào)整方法，采用上述的一種等離子體高度調(diào)整裝置，其包括以下步驟：

步驟A，檢測(cè)終端向控制板發(fā)出控制指令，控制板控制排氣模塊的排氣速度逐級(jí)改變，從而改變腔室內(nèi)的等離子體氣體濃度，以調(diào)整等離子體高度；

步驟B，在不同等離子體氣體濃度時(shí)，光纖探頭獲取光信號(hào)，將光信號(hào)傳入光學(xué)系統(tǒng)后生成光譜圖，將光譜圖載入檢測(cè)終端經(jīng)過(guò)計(jì)算獲得此光譜圖的信背比，同時(shí)，攝像頭拍攝腔室內(nèi)的等離子體圖像，檢測(cè)終端采用圖像識(shí)別算法對(duì)等離子體圖像進(jìn)行識(shí)別，以獲得等離子體高度；

步驟C，檢測(cè)終端判斷最佳測(cè)量范圍，即最大信背比，并記錄此時(shí)的信背比、排氣模塊的排氣速度和等離子體高度；