一种多功能光谱仪制造技术

本实用新型专利技术提供一种多功能光谱仪，采用原子吸收与原子荧光一体设计技术，实现原子吸收与原子荧光一体功能。原子吸收功能使由锐线光源发出被测元素的特征谱线，经过原子化器为被测元素吸收，透射光束经过单色仪后到达检测器光电倍增管，测量样品蒸气对锐线光源特征谱线的吸收，确定被测元素原子的浓度。原子荧光功能是由锐线光源发出被测元素的特征谱线，透射经过原子化器，激发被测元素，检测器光电倍增管接收到经过氢化物发生燃烧头火焰激发原子所产生原子荧光信号，通过对检测器采集信号放大及模数转换处理，完成对测量样品蒸气对锐线光源特征谱线的吸收信号的采集，计算确定被测元素原子的浓度。

Multifunctional spectrometer

The utility model provides a multifunctional spectrometer, which adopts the integrated design technology of atomic absorption and atomic fluorescence to realize the integral function of atomic absorption and atomic fluorescence. The sharp line light source characteristics of the measured element spectral line of atomic absorption function, through the atomizer is measured element absorption, transmission beam through the monochromator after reaching the detector photomultiplier tube, measuring the sample vapor on the sharp line source characteristic spectrum absorption, determine the concentration of measured element atoms. Atomic fluorescence function is determined by the sharp line light source characteristics of the measured element spectral line, the transmission through the atomizer, stimulate the measured elements, photomultiplier tube detector receives through hydride generation flame atomic excitation generated by burning the first atomic fluorescence signal, by processing the collected signal detector amplifier and the analog-to-digital conversion, the completion of the measurement of sample vapour the sharp line light source characteristic spectrum absorption signal acquisition, to determine the concentration of measured elements calculation.

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及光谱分析
，特别涉及一种多功能光谱仪，该光谱仪采用火焰法原子吸收与原子荧光一体技术，兼具原子吸收光谱法分析功能与原子荧光法光谱法分析功能，用于农村饮用水安全检测。
技术介绍
原子吸收光谱仪(AtomicAbsorptionSpectrometer，AAS)，亦称原子吸收分光光度计(AtomicAbsorptionSpectrophotometer，AAS)，是基于蒸气相中被测元素的基态原子对其共振辐射的吸收强度来测定试样中该元素含量的一种光谱分析仪器。原子吸收光谱仪以其应用广泛，定量准确，结构简单，操作简便，价格低廉等特点得到了广泛的应用。原子吸收光谱仪经过科学工作者多年的努力，取得了长足的进步。特别是90年代以后，随着计算机技术及半导体技术的迅速发展，一系列新技术、新器件的应用，将AAS等分析仪器推向了一个新的阶段。进入21世纪，AAS以其方便灵活、定量准确、检出限低、价格相对便宜等特点，在环境污染检测、食品安全检测、生命科学中微量元素及重金属污染检测方面得到了广泛的应用，当前饮水安全是保障公众健康的重要基础，关乎国计民生和社会稳定，历来受到党和政府高度重视。良好的水质是保障健康和生活质量的基本前提。然而，随着经济迅猛发展，地表水和地下水污染日趋严峻，致使我国城乡供水形势不容乐观。近些年，虽然政府投入巨资加快城乡集中式供水设施的建设，但是，新型污染物的出现和新的污染模式的产生，相应的污染物检测、监测、人群健康风险评估、健康风险的预警预测能力等亟需提高，以更好地保证饮水安全卫生，保护人群健康。在我国原子吸收光谱仪的年市场量超过4000台。但是，有些原子吸收光谱仪的仪器价格比较昂贵，维护成本也比较高。并且目前能够满足针对农村饮用水安全检测市场需求的同类仪器还是少之又少。
技术实现思路
针对农村饮水安全检测市场需求，在满足检测需求的前提条件下，为了降低仪器的价格，降低检测成本，本技术提出一种多功能光谱仪，该光谱仪集成火焰法原子吸收与原子荧光一体设计，用于水质检测。本技术技术方案：1.一种多功能光谱仪，其特征在于，包含电源单元，灯电源控制板，元素灯，外光路，原子化器，单色仪，检测器光电倍增管(PMT)，原子荧光原子化组件，放大器，模数转换器，检测控制单元，计算机；所述电源单元用于为所述灯电源控制板、所述模数转换器、所述检测控制单元提供电力供应；所述外光路包含色散聚焦系统、反射镜、入射狭缝、聚焦物镜、准直镜、光栅，所述元素灯即空心阴极灯；所述空心阴极灯光源发出的光存在两条路径：路径一，经过所述原子化器；所述空心阴极灯光源发出的光经外光路反射聚焦为条形光斑，透射经原子化器火焰，透射光经反射镜反射经所述入射狭缝到所述准直镜，所述准直镜将入射光反射聚焦形成平行复合光带照射至所述光栅，所述光栅将复合光分成平行单色光，再经所述聚焦物镜，反射聚焦经狭缝到所述检测器光电倍增管(PMT)，所述光电倍增光管将接收到的光信号转换为模拟电信号，再经采集板信号采集，模数转换，上传至计算机进行运算显示；路径二，经过所述原子荧光原子化组件；所述空心阴极灯光源发出的光经外光路反射聚焦为条形光斑，透射经原子化器火焰，经空心阴极灯光照射激发氢化物发生器生成样品火焰，从而产生被测样品的特征荧光信号，光电倍增光将接收到的荧光光信号转换为模拟电信号，再经采集板信号采集，模数转换，上传至计算机进行运算显示。2.所述光源系统包含两个光源：一是用于吸收样品信号的空心阴极灯，即元素灯；二是用于吸收背景信号的氘灯。3.所述空心阴极灯组采用可旋转灯座，灯座数量是8个。4.所述空心阴极灯光源发出的光在同一时间通过且只通过所述两条路径的其中一条，即经过所述原子化器或经过所述原子荧光原子化组件。5.所述多功能光谱仪检测一种元素对应使用一个灯位；检测多种元素时对应同时安装使用多个灯位。6.所述空心阴极灯组包含2个原子荧光灯位，其6个灯位为原子吸收空心阴极灯位。7.所述多功能光谱仪采用氘灯校正方式进行消除各种复杂样品中的背景干扰，即利用氘灯发出连续的光谱带吸收背景信号。8.所述氘灯的谱带宽带在0.2～3nm之间。本技术技术效果：与现有技术相比，本技术具有以下优点：1、本技术采用原子吸收与原子荧光一体技术，通过原子化器与氢化物发生装置模块互换，共用外光路和检测系统，实现原子吸收功能和原子荧光功能一体集成。该方法应用于饮用水水质检测兼备火焰原子吸收法和原子荧光功能的优点，既可以快速检测，又能够实现多元素同时检测。2、检测准确信噪比高，准确度高。3、本技术设计的多功能光谱仪，配置有原子吸收火焰原子化组件和原子荧光原子化组件可以灵活转换，实现火焰原子吸收和原子荧光在同一台仪器上一体测试，从而达到降低检测成本的目的。附图说明图1是本技术仪器运行原理流程示意图。图2原子吸收光谱分析功能流程示意图。图3原子荧光光谱分析功能流程示意图。图4仪器光学结构示意图。图5仪器电气结构流程示意图。图6是不带背景扣除光路流程图。图7是带背景扣除光路流程图。图8-1是原子荧光原子化器示意图。图8-2是火焰法原子吸收原子化器示意图。图9是火焰原子吸收原子化器功能部件示意图。图10是原子荧光原子化器功能部件示意图。图11是空心阴极灯组件示意图及灯位值展示图。附图标记列示如下：1-空心阴极灯；2-半透半反镜；3-氘灯；4-标准透镜；5-平面反射镜1；6-球面反射镜1；7-球面反射镜2；8-平面反射镜2；9-入口狭缝；10-凹面反射镜；11-光栅；12-出口狭缝；13-光电倍增管PMT1；14-光电倍增管PMT2；15-单色仪；16-原子化器；17-外光路组合透镜。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，皆属于本技术保护的范围。下面参考附图详细描述本技术实施例。图1是本技术仪器运行原理流程示意图。图1示出了本技术的设计原理，采用原子吸收与原子荧光一体技术检测水质。本技术采用原子吸收与原子荧光一体技术，通过原子化器与氢化物发生装置模块互换，共用外光路和检测系统，实现原子吸收功能和原子荧光功能一体集成。具体为：①火焰法原子吸收光谱分析法，②带氢化物发生装置的原子荧光光谱分析法。光谱仪(Spectroscope)是将成分复杂的光分解为光谱线的科学仪器，由棱镜或衍射光栅等构成，利用光谱仪可测量物体表面反射的光线。原子吸收光谱(AtomicAbsorptionSpectroscopy，AAS)，即原子吸收光谱法，是基于气态的基态原子外层电子对紫外光和可见光范围的相对应原子共振辐射线的吸收强度来定量被测元素含量为基础的分析方法，是一种测量特定气态原子对光辐射的吸收的方法。原子荧光光谱分析法(AFS)是利用原子荧光谱线的波长和强度进行物质的定性及定量分析方法，是介于原子发射光谱(AES)和原子吸收光谱(AAS)之间的光谱分析技术。原子化器是原子吸收光谱分析进行试样原子化的装置。它将试样转化为自由原子蒸气(基态原子)，以便本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多功能光谱仪，其特征在于，包含电源单元，灯电源控制板，元素灯，外光路，原子化器，单色仪，检测器光电倍增管(PMT)，原子荧光原子化组件，放大器，模数转换器，检测控制单元，计算机；所述电源单元用于为所述灯电源控制板、所述模数转换器、所述检测控制单元提供电力供应；所述外光路包含色散聚焦系统、反射镜、入射狭缝、聚焦物镜、准直镜、光栅，所述元素灯即空心阴极灯；所述空心阴极灯光源发出的光存在两条路径：路径一，经过所述原子化器；所述空心阴极灯光源发出的光经外光路反射聚焦为条形光斑，透射经原子化器火焰，透射光经反射镜反射经所述入射狭缝到所述准直镜，所述准直镜将入射光反射聚焦形成平行复合光带照射至所述光栅，所述光栅将复合光分成平行单色光，再经所述聚焦物镜，反射聚焦经狭缝到所述检测器光电倍增管(PMT)，所述光电倍增光管将接收到的光信号转换为模拟电信号，再经采集板信号采集，模数转换，上传至计算机进行运算显示；路径二，经过所述原子荧光原子化组件；所述空心阴极灯光源发出的光经外光路反射聚焦为条形光斑，透射经原子化器火焰，经空心阴极灯光照射激发氢化物发生器生成样品火焰，从而产生被测样品的特征荧光信号，光电倍增光将接收到的荧光信号转换为模拟电信号，再经采集板信号采集，模数转换，上传至计算机进行运算显示。...

【技术特征摘要】
1.一种多功能光谱仪，其特征在于，包含电源单元，灯电源控制板，元素灯，外光路，原子化器，单色仪，检测器光电倍增管(PMT)，原子荧光原子化组件，放大器，模数转换器，检测控制单元，计算机；所述电源单元用于为所述灯电源控制板、所述模数转换器、所述检测控制单元提供电力供应；所述外光路包含色散聚焦系统、反射镜、入射狭缝、聚焦物镜、准直镜、光栅，所述元素灯即空心阴极灯；所述空心阴极灯光源发出的光存在两条路径：路径一，经过所述原子化器；所述空心阴极灯光源发出的光经外光路反射聚焦为条形光斑，透射经原子化器火焰，透射光经反射镜反射经所述入射狭缝到所述准直镜，所述准直镜将入射光反射聚焦形成平行复合光带照射至所述光栅，所述光栅将复合光分成平行单色光，再经所述聚焦物镜，反射聚焦经狭缝到所述检测器光电倍增管(PMT)，所述光电倍增光管将接收到的光信号转换为模拟电信号，再经采集板信号采集，模数转换，上传至计算机进行运算显示；路径二，经过所述原子荧光原子化组件；所述空心阴极灯光源发出的光经外光路反射聚焦为条形光斑...

【专利技术属性】
技术研发人员：张新民，杨嘉新，阳杰，
申请(专利权)人：北京华夏科创仪器股份有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11