激光微量物质分析仪制造技术

本发明专利技术公开了一种激光微量物质分析仪，主要由小型封闭式紫外脉冲激光器和测量电路系统组成，该测量电路系统不但能进行时间分辨，而且可以对信号多次累计后做Ａ／Ｄ转换，还可以通过更换滤光片以适应不同发光波长的需要，测量系统用激光器同步，可以直读出与被测物质含量成正比的数据和激光强度数据，还可通过标准的计数机接口与微电脑连接进行数据处理。可广泛应用于地质找矿，化学探矿，环保，医疗、生物医学或食品检验等部门。（*该技术在2009年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种利用激光-时间分辨荧光分析法测定溶液样品中痕量物质含量的仪器，具体说是一种激光微量物质分析仪。激光-时间分辨荧光分析法是近十几年发展起来的一种全新分析技术，正被广泛地研究和应用。加拿大先达利公司1978年生产出一种UA-3铀分析仪(见UA-3 Uranium Analyser)，它是利用激光激发铀样品，产生荧光，测量铀荧光强度来测定溶液样品中铀的含量。但是，该分析仪在其主要部分，即测量电路系统中没有延迟时间、测量时间和测量累计次数可变的控制电路，没有适应测不同发光波长的光学系统，即不能根据不同物质发光寿命和波长的差异来测定溶液中其他微量物质的含量，只能在固定的延迟时间和测量时间及固定的铀荧光波长的条件下测定铀的含量，所以限制了该分析仪的使用范围。本专利技术的目的是设计出一种能根据不同物质发光寿命和波长的不同，在对被测物质发光波长选择基础上再对其进行激光-时间分辨荧光测量，具有选择性好、灵敏度高、精度高、应用范围广、稳定可靠的激光微量物质分析仪。本专利技术是这样实现的激光微量物质分析仪由样品测量装置、激光器部件、激光器电路系统、光电耦合器和测量电路系统组成。所说的激光器部件采用一个小型封闭式紫外脉冲激光器，所说的测量电路系统包括荧光信号获取电路、与该电路输出端相连的荧光线性门、与荧光线性门输出端相连的A/D转换器，该A/D转换器设有荧光强度显示器，激光信号获取电路、与该电路输出端相连的激光线性门，与激光线性门相连接的A/D转换器，该A/D转换器也设有激光强度显示器，荧光取样控制信号产生电路、激光取样控制信号产生电路、延迟时间和测量时间产生电路及主控电路。其中，延迟时间和测量时间产生电路的输出端与荧光取样控制信号产生电路的输入端相连，荧光取样控制信号产生电路的输出端接荧光线性门的另一个输入端，激光取样控制信号产生电路的输出端接激光线性门的另一个输入端，主控电路的输入端接光电耦合器的输出端，主控电路的一个输出端分别与荧光取样控制信号产生电路和激光取样控制信号产生电路的输入端连接，其另一个输出端分别连接荧光A/D转换器和激光A/D转换器的输入端。所说的样品测量装置设有滤光片更换部件。将选定的延迟时间和测量时间置入延迟时间和测量时间产生电路，在该电路中显示出此置入数据，按动启动开关，来自激光器部件的信号经光电耦合器输出端通过主控电路产生主控信号，该信号一方面使荧光取样控制信号产生电路和激光取样控制信号产生电路产生荧光和激光取样信号，另一方面当主控电路产生的主控信号的个数等于预先设定的测量累计次数时，主控电路还输出一个A/D转换控制信号，控制两个A/D转换器把已经累计的荧光和激光强度转换成数字量，并在各自的显示器上显示出来。由此可见，本专利技术的测量电路系统不但能够进行时间分辨，而且还可以对信号多次累计后做A/D转换，同步读出与被测物质含量成正比的荧光强度和用于激发样品的激光强度数据;采用更换滤光片办法，可测量不同发光波长;同时还可以通过标准计算机的接口和微电脑连接，进行数据处理。现结合附图和实施例对本专利技术做进一步详细叙述附图说明图1是激光微量物质分析仪的框图;图2是激光器部件及激光电路系统框图;图3是测量电路系统框图;图4是延迟时间和测量时间产生电路示意图;图5是主控电路示意图;图6是荧光取样控制信号产生电路示意图;图7是激光取样控制信号产生电路示意图;图8是A/D转换器示意图。如图1所示，激光微量物质分析仪由样品测量装置1、激光器部件2、激光器电路系统3、光电耦合器4和测量电路系统5组成。样品测量装置1的结构是公知的，它包括激光聚光镜和反射镜、透紫外滤光片，测量暗室和置于暗室内的样品皿，由于不同物质激发产生的荧光波长不同，故在样品皿外侧与激光出射方向成90°的位置设有可更换荧光滤光片的窗口，根据发光波长，更换不同滤光片，选择有效信号，提高仪器的选择性。图2示出了激光器部件和激光器电路系统，激光器部件2由激光管2-1、闸流管2-2、电阻R1和R2、电容C1和C2按公知的线路连接而成的，且C1和C2皆是由多个高压无感电容并联而成的，激光器是小型封闭式紫外脉冲激光器，光脉冲宽度约为5毫微秒，瞬时功率为15～20千瓦，输出光脉冲波长主要是3371 ，此外尚有3577 和3805 等，发光频率为12～15Hz。由于瞬时功率高，且能把光脉冲聚焦到一个光点上，所以对那些发光效率低的物质，仍具有相当高的激发灵敏度。本仪器的封闭式紫外脉冲激光器由于采用了闸流管ZQM-50/5做脉冲形成开关，所以予热四分钟后才能工作。预热以后，由定时电路送来一个定时控制电平，该电平加到由1/4CO36组成的控制电路6-1，只有这时由3/4CO36组成的时钟电路7送来的时钟信号才能送到由1/2CO43组成的控制电路6-2。控制电路6-2输出的控制电平又送到由CO36组成的高压振荡器8，并使之工作。如果激光开关K是接通的，则将使由3DG27×2、DF104×2、级间变压器、高压变压器、阻容器件及一些二极管组成的高压产生电路9工作，其输出又送到由2CLG×2及电容组成的二倍压电路10倍压，形成激光高压，送到激光器部件2。此外，随着激光高压的形成，由电阻分压形成的取样电路11把取样信号反馈到由CH3130组成的比较电路12。当取样电压高于标准电压产生电路16产生的标准电压时，比较电路12状态更换，其输出送到控制电路6-2，致使控制电路6-2的输出状态改变，于是高压振荡器8停振。激光高压被保持到激光器部件2的电容C1和C2上。时钟电路7送出的时钟信号还经由1/2J210组成的单稳态电路13做20～40微秒的延迟，之后一方面经由另外1/2J210组成的单稳态电路14整形成宽度为40微秒的方波送到光电耦合器4，另一方面还送到闸栅触发信号形成电路15形成闸流管栅极触发信号送到闸流管栅极。该闸栅触发信号形成电路15是由2/4CO33并联，3DA87T、2CLG及一些电阻、电容和一个高Q值电感组成。闸栅信号的到来，使闸流管导通，于是激光器件形成激光。同时激光管辉光放电，激光器件电容C1和C2上的电压消失，取样电路11取样电压恢复到零，致使比较器电路12又恢复到原来状态，控制电路6-2的输出控制电压又使激光高压振荡电路8工作，重新形成激光高压。如此不断循环，形成一连串激光脉冲输出。光电耦合器4采用二极管-二极管耦合，为了提高输入阻抗，减小输入电流，采用跟随输入以后做电流放大，以提高耦合器传输电流效率。如图3所示，测量电路系统是由荧光信号获取电路17，与该电路输出端相连的荧光线性门18，与荧光线性门18输出端相连的A/D转换器19，该A/D转换器设有荧光强度显示器20，激光信号获取电路21，与该电路输出端相连的激光线性门22，与激光线性门22相连接的A/D转换器23，该A/D转换器也设有激光强度显示器24、荧光取样控制信号产生电路25、激光取样控制信号产生电路26、延迟时间和测量时间产生电路27及主控电路28组成。延迟时间和测量时间产生电路27的输出端与荧光取样控制信号产生电路25的输入端相连，荧光取样控制信号产生电路25的输出端接荧光线性门18的另一输入端，激光取样控制信号产生电路26的输出端接激光线性门22的另一输入端，主控电路28的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光微量物质分析仪，由样品测量装置１、激光器部件２、激光器电路系统３、光电耦合器４和测量电路系统５组成，其特征在于所说的激光器部件２采用一个小型封闭式紫外脉冲激光器，所说的测量电路系统５是由荧光信号获取电路１７，与该电路输出端相连的荧光线性门１８、与荧光线性门１８输出端相连的Ａ／Ｄ转换器１９，该Ａ／Ｄ转换器设有荧光强度显示器２０、激光信号获取电路２１、与该电路输出端相连的激光线性门２２、与激光线性门２２相连的Ａ／Ｄ转换器２３、该Ａ／Ｄ转换器也设有激光强度显示器２４、荧光取样控制信号产生电路２５、激光取样控制信号产生电路２６、延迟时间和测量时间产生电路２７及主控电路２８组成，延迟时间和测量时间产生电路２７的输出端与荧光取样控制信号产生电路２５的输入端相连，荧光取样控制信号产生电路２５和激光取样控制信号产生电路２６的输出端分别与线性门１８和２２的另一输入端连接，主控电路２８的输入端接光电耦合器４的输出端，其一个输出端分别与荧光取样控制信号产生电路２５和激光取样控制信号产生电路２６的输入端连接，其另一个输出端分别连接Ａ／Ｄ转换器１９和２３的输入端，所说的样品测量装置设有滤光片更换部件。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张乃昌，毛利南，贾维庄，赵宝玲，焦义宽，关喜峰，党建明，王克全，成其谨，
申请(专利权)人：核工业北京地质研究院，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]