[實用新型]溶液陰極輝光放電直讀光譜儀

有效

• 申請號: 201721313156.0
• 申請日: 2017-10-12
• 公開（公告）號: CN207248754U
• 公開（公告）日: 2018-04-17
• 發明（設計）人: 鄭培超;何苗;王金梅
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: G01N21/67
• 分類號: G01N21/67
• 代理公司: 天津創智天誠知識產權代理事務所(普通合伙)12214
• 代理人: 周慶路

技術領域

本實用新型涉及光譜檢測技術領域，特別是涉及一種溶液陰極輝光放電直讀光譜儀。

背景技術

隨著我國經濟和現代工農業的快速發展，水體污染越來越嚴重。目前，對水中金屬元素的檢測技術多停留在實驗室階段，常用的方法是光譜和質譜技術，如電感耦合等離子體-原子發射光譜(ICP-AES)、火焰電離原子吸收光譜(FAAS)、電感耦合等離子體-質譜(ICP-MS)等。光譜和質譜技術具有檢出限低、穩定可靠的優點，但是所用設備體積較大，操作步驟繁瑣，檢測成本偏高。另外，所用設備大都需要對樣品進行預處理，不能對樣品進行連續、實時測量，難以實現便攜化和快速檢測。因此，研究一種高效低成本的水中離子檢測方法來實現對水中金屬離子的檢測顯得尤為重要。

溶液陰極輝光放電光譜法，這目前是新型的一種水中金屬離子檢測方法，該檢測技術以溶液樣本為檢測物質，將輝光放電等離子體作為光源，使用光譜儀收集等離子體光信號，以光譜分析技術處理光譜數據，得到金屬離子的檢測結果。該檢測技術將輝光放電等離子體作為激發源，使用光譜儀收集等離子體光信號，其裝置檢測快速、操作簡單、可實時在線監測等優點，得到了國內外的普遍關注。

溶液陰極輝光放電激發源的光譜測量系統多采用分光單色儀和光電倍增管的方式，采用分光單色儀可以獲得較高的光譜分辨，光電倍增管因為采用了二次發射倍增系統，在探測紫外、可見和近紅外區探測中具有極高的靈敏度和極低的噪聲；然而這種方法每次只能測量一條光譜譜線，不能實現多元素的同時測量；采用CCD光譜儀可以實現多條光譜線的同時測量，然而要實現寬光譜的測量，必須使用低刻線數的光柵，因此其光譜分辨率不高；另外，CCD探測器的靈敏度和動態范圍低，限制了其分析能力，造成痕量元素分析精度不高。

實用新型內容

本實用新型的目的是針對現有技術中存在的技術缺陷，而提供一種溶液陰極輝光放電直讀光譜儀。

為實現本實用新型的目的所采用的技術方案是：

一種溶液陰極輝光放電直讀光譜儀，包括溶液陰極放電等離子體激發源、光學收集系統、羅蘭圓分光系統、光電探測系統，以及數據處理與顯示系統；所述光學收集系統將溶液陰極放電等離子體激發源發出的金屬元素光譜輻射成像至羅蘭圓分光系統的入口狹縫；所述光學收集系統包括沿光路依次設置的雙凸透鏡、濾光孔、離軸拋物面鏡和平凸透鏡，所述離軸拋物面鏡的焦點位置位于濾光孔的中心；雙凸透鏡將一個倒立等大的實像形成在濾光孔，離軸拋物面鏡改變了光路方向并且將發散光匯聚成平行光，平凸透鏡將平行光束聚焦到羅蘭圓分光系統的入射狹縫。

所述離軸拋物面鏡鍍有紫外增強反射膜。

所述羅蘭圓分光系統將溶液陰極放電等離子體激發源激發的光譜輻射進行分光；所述光電探測系統將經過羅蘭圓分光的光信號轉換電信號；所述數據處理與顯示系統將光電探測系統轉換的電信號進行放大、降噪、記錄和顯示測量結果。

所述溶液陰極放電等離子體激發源包括蠕動泵、金屬鎢棒陽極、中空石墨棒、毛細玻璃管、溶液池以及直流高壓電源,所述金屬鎢棒陽極與直流高壓電源正極相連，所述中空石墨棒與所述直流高壓電源的負極連接，所述中空石墨棒一端在所述溶液池內部，一端伸出所述溶液池上表面，所述中空石墨棒中空位置豎直放置所述毛細玻璃管并與陽極處于同一豎直線上，所述毛細玻璃管中通待測溶液，將其上端延伸出所述中空石墨棒并距所述中空石墨棒頂端3mm，所述金屬鎢棒陽極在所述毛細玻璃管上端3mm處；所述溶液陰極放電等離子體激發源在直流高壓的作用下產生放電等離子體，待測樣品溶液中的金屬元素在溶液陰極放電等離子源中被激發，發出特定的金屬元素發射光譜。

所述濾光孔安裝于雙凸透鏡成像位置，孔徑在0.1-10mm可調。

所述羅蘭圓分光系統的羅蘭圓裝置為帕邢裝置。

所述羅蘭圓分光系統包括入射狹縫、羅蘭圓軌道、不等槽距的凹面衍射光柵和出射狹縫帶；溶液陰極放電等離子激發的金屬元素發射光譜經光學收集系統入射至羅蘭圓分光系統的入射狹縫，安裝在羅蘭圓軌道的不等槽距的凹面衍射光柵分光，成像于羅蘭圓軌道的出射狹縫帶。

所述光電探測系統為多個安裝于羅蘭圓分光系統出射狹縫帶上的高靈敏度光電倍增管以實現光電信號的放大和轉換，并最終記錄為元素含量。

所述光電倍增管以雙堿作光陰極材料，直徑尺寸不高于51mm，峰值波長在紫外或可見區域。

其工作氣體為空氣。

與現有技術相比，本實用新型的有益效果是：