本发明专利技术公开了一种汞分析仪的免标定装置及测定方法，括光源、筒状气室、第一平面镜、第二平面镜、第一滤色片、第二滤色片、第三滤色片、旋转平台、光电倍增管以及数据采集分析器。本发明专利技术通过利用一个光电倍增管分时测量冷原子吸收法和冷原子荧光法的光强，得到汞浓度与光源的发射功率无关，只于光强的比值有关；同时结合光电倍增管自身测量得到的电流比值与光电倍增管的灵敏度无关，只与光强的比值有关的特点，可直接通过光电倍增管测得的电流比值得到气体中的汞浓度，从而无需在测量时候对装置进行重新标定。实际使用中减少了测试者的工作量，大幅提高检测效率，同时也节省了标定过程中原料的使用，降低了检测成本。
【技术实现步骤摘要】
一种汞分析仪的免标定装置及其测定方法
本专利技术属于汞气检测
，特别是涉及一种汞分析仪的免标定装置及其测定方法。
技术介绍
冷原子吸收法和冷原子荧光法是目前常用的测量气体汞浓度的方法，但是由于光电器件(光源、光电探测器等)自身的性能会随着时间、或者外部条件的变化而发生改变，因此在使用一段时间后，体系中光电器件需要进行重新标定，导致整个设备需要一套完整的校准系统。本专利技术利用上述两种测量方法的内在联系，提出了一种免标定的装置及其测定方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是针现有技术中存在的问题，提供一种汞分析仪的免标定装置及其测定方法。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种汞分析仪的免标定装置，包括光源、筒状气室、第一平面镜、第二平面镜、第一滤色片、第二滤色片、第三滤色片、旋转平台、光电倍增管以及数据采集分析器；所述筒状气室为中空结构，两端分别为光线入射端和光线出射端，筒状气室的上部对称设有用于气体进出的进气口和出气口，筒状气室下部设有光学窗口；所述光源固定安装于筒状气室的光线入射端，光源与光线入射端之间设有第一滤色片；所述筒状气室的光线出射端设有第一平面镜，光线出射端与第一平面镜之间设有第二滤色片；所述第二平面镜垂直设于第一平面镜下方，第一平面镜与第二平面镜的反射面相对设置；所述旋转平台垂直设于光学窗口的正下方，并沿着第二平面镜的高度水平设置，光学窗口与旋转平台之间设有第三滤色片；所述旋转平台上固定连接有光电倍增管，所述光电倍增管旋转时，光电倍增管的光线接收端可分别与光学窗口以及第二平面镜的反射面相对应并接收从筒状气室输出的测量光；所述光电倍增管的信号输出端与数据采集分析器连接，所述数据采集分析器用于输出由光电倍增管测量的光强电流。本专利技术进一步解决的技术问题是，所述光学窗口开口方向与筒状气室内光线传输方向垂直。本专利技术进一步解决的技术问题是，所述第一滤色片、第二滤色片以及第三滤色片对入射光束的透过波长均为253.7nm。本专利技术进一步解决的技术问题是，所述筒状气室为二氧化硅玻璃管，所述玻璃管内壁设有特氟龙镀层。本专利技术进一步解决的技术问题是，所述装置可以采用冷原子吸收法或冷原子荧光法进行气体汞浓度的测量；其中，所述光学窗口用于输出冷原子荧光法的测量光，所述筒状气室的光线出射端用于输出冷原子吸收法的测量光。所述冷原子吸收法的原理是由于汞蒸气对波长为253.7nm的紫外光有选择性吸收，在一定的浓度范围内，吸光度与汞浓度成正比，当含汞蒸汽收到光源的辐射时，汞原子会显示出选择性吸收。所述冷原子荧光法是在原子吸收法的基础上的一种发射光谱法。光源发射的光束经过由水样所含汞元素转化的汞蒸汽云时，汞原子吸收特定共振波的能量，使其由基态激发到高能态，而当被激发的原子回到基态时，将发出荧光，通过测定荧光强度的大小，即可测出水样中汞的含量，因此检测荧光强度的检测器要放置在和光源发射光束成直角的位置上。本专利技术还保护汞分析仪免标定装置的测定方法，包括以下步骤：步骤一，将待测气体通入筒状气室，打开光源，由光源发射的光束经第一滤色片后从光线入射端进入筒状气室，筒状气室将入射光束分两路输出；步骤二、关闭光学窗口，调整旋转平台，光束从筒状气室的光线出射端输出，经第二滤色片射入第一平面镜的反射面，然后经过第一平面镜和第二平面镜的反射后入射至光电倍增管的光线接收端，记录数据采集分析器输出的光强电流i1；步骤三、关闭筒状气室的光线出射端，打开光学窗口，调整旋转平台，光束从光学窗口经第三滤色片入射至光电倍增管的光线接收端，记录数据采集分析器输出的光强电流i2；步骤四，根据公式获得待测气体中的汞浓度CHg；其中，为荧光系数，εHg为汞的单位长度和单位浓度介质的吸收系数。进一步的，所述荧光系数的获得方法为：步骤A：在筒状气室中通入纯氮气体，打开光源，关闭光学窗口，测量得到吸收光强I0；步骤B：在筒状气室中通入已知汞气浓度为cHg的标准汞气，打开光源，分别通过冷原子吸收法和冷原子荧光法测得吸收光强I1和荧光光强I2；步骤C：根据公式即可得到荧光系数的值。本专利技术所述的汞浓度CHg公式的推导如下：根据比尔定律，利用冷原子吸收法测量光强的公式如下所示：其中，I1为冷原子吸收法测量的到；I0为入射光强；εHg为汞的单位长度和单位浓度介质的吸收系数；cHg为汞的浓度；L为筒状气室测量池的长度。利用冷原子荧光法测量光强的公式如下所示：其中，为荧光系数，其值与测量气室的结构相关，与汞浓度等因素无关，当气室结构确定后，其值为一常量；εHg为汞的单位长度和单位浓度介质的吸收系数；cHg为汞的浓度；L为筒状气室测量池的长度。本专利技术利用一个光电倍增管分时测量两种方法的光强，并由式1、式2可得：即：从式4可以看出，汞浓度CHg与光源的发射功率无关，所以光源的变化不会影响测量的结果，只于I1和I2的比值相关。当采用同一光电倍增管时，由于光电阴极的性能变化导致灵敏度变化是相同的，因此采用测量的得到的光强电流的比值如下：其中，k值表示光电倍增管的灵敏度；从式5可以看出测量得到的电流比值与光电倍增管的灵敏度无关，只与光强的比值有关，因此在使用过程中不需要因灵敏度可能的变化而进行重新标定。结合式4和式5即可得到汞浓度CHg公式为：此外，结合式1和式2即可得到荧光系数的公式为：因此，在系统的初次标定时候，仅需要选择氮气测试初始入射光强I0，在通过汞校准仪产生已知浓度标准汞气并测定其吸收光强I1和荧光光强I2，通过上述公式，即可得到荧光系数本专利技术的有益效果为：本专利技术所述的一种汞分析仪的免标定装置及其测定方法，通过利用一个光电倍增管分时测量冷原子吸收法和冷原子荧光法的光强，并通过两种方法的内在联系，得到汞浓度与光源的发射功率无关，只于光强的比值有关，同时结合光电倍增管自身测量得到的电流比值与光电倍增管的灵敏度无关，只与光强的比值有关的特点，可直接通过光电倍增管测得的电流比值得到气体中的汞浓度，从而无需在测量时候对装置进行重新标定。实际使用中在一定程度上减少了测试者的工作量，大幅提高检测效率，同时也节省了标定过程中原料的使用，降低了检测成本。附图说明图1是本专利技术装置结构示意图。图2是本专利技术筒状气室的结构示意图。图中序号，1-光源、2-筒状气室、3-第一平面镜、4-第二平面镜、5-第一滤色片、6-第二滤色片、7-第三滤色片、8-旋转平台、9-光电倍增管、10-数据采集分析器、21-光线入射端、22-光线出射端、23-进气口、24-出气口、25-光学窗口、26-特氟龙镀层。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术的
技术实现思路
作进一步地说明。参见图1-2，一种汞分析仪的免标定装置，包括光源1、筒状气室2、第一平面镜3、第二平面镜4、第一滤色片5、第二滤色片6、第三滤色片7、旋转平台8、光电倍增管9以及数据采集分析器10；所述筒状气室2为中空结构，两端分别为光线入射端21和光线出射端22，筒状气室的上部对称设有用于气体进出的进气口23和出气口24，筒状气室下部设有光学窗口25；所述光源1固定安装于筒状气室的光线入射端21，光源1与光线入射端21之间设有第一滤色片5；所述筒状气室的光线出射端22设有第一平面镜3，光线出射端22与第一平面镜3之间设有第二滤色片6；所述第二平面镜4垂直设于第一平面镜3下方，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种汞分析仪的免标定装置，其特征在于：包括光源(1)、筒状气室(2)、第一平面镜(3)、第二平面镜(4)、第一滤色片(5)、第二滤色片(6)、第三滤色片(7)、旋转平台(8)、光电倍增管(9)以及数据采集分析器(10)；所述筒状气室(2)为中空结构，两端分别为光线入射端(21)和光线出射端(22)，筒状气室的上部对称设有用于气体进出的进气口(23)和出气口(24)，筒状气室下部设有光学窗口(25)；所述光源(1)固定安装于筒状气室的光线入射端(21)，光源(1)与光线入射端(21)之间设有第一滤色片(5)；所述筒状气室的光线出射端(22)设有第一平面镜(3)，光线出射端(22)与第一平面镜(3)之间设有第二滤色片(6)；所述第二平面镜(4)垂直设于第一平面镜(3)下方，第一平面镜(3)与第二平面镜(4)的反射面相对设置；所述旋转平台(8)垂直设于光学窗口(25)的正下方，并沿着第二平面镜(4)的高度水平设置，光学窗口(25)与旋转平台(8)之间设有第三滤色片(7)；所述旋转平台(8)上固定连接有光电倍增管(9)，所述光电倍增管(9)旋转时，光电倍增管的光线接收端可分别与光学窗口(25)以及第二平面镜(4)的反射面相对应并接收从筒状气室输出的测量光；所述光电倍增管(8)的信号输出端与数据采集分析器(10)连接，所述数据采集分析器(10)用于输出由光电倍增管测量的光强电流。...
【技术特征摘要】
1.一种汞分析仪的免标定装置，其特征在于：包括光源(1)、筒状气室(2)、第一平面镜(3)、第二平面镜(4)、第一滤色片(5)、第二滤色片(6)、第三滤色片(7)、旋转平台(8)、光电倍增管(9)以及数据采集分析器(10)；所述筒状气室(2)为中空结构，两端分别为光线入射端(21)和光线出射端(22)，筒状气室的上部对称设有用于气体进出的进气口(23)和出气口(24)，筒状气室下部设有光学窗口(25)；所述光源(1)固定安装于筒状气室的光线入射端(21)，光源(1)与光线入射端(21)之间设有第一滤色片(5)；所述筒状气室的光线出射端(22)设有第一平面镜(3)，光线出射端(22)与第一平面镜(3)之间设有第二滤色片(6)；所述第二平面镜(4)垂直设于第一平面镜(3)下方，第一平面镜(3)与第二平面镜(4)的反射面相对设置；所述旋转平台(8)垂直设于光学窗口(25)的正下方，并沿着第二平面镜(4)的高度水平设置，光学窗口(25)与旋转平台(8)之间设有第三滤色片(7)；所述旋转平台(8)上固定连接有光电倍增管(9)，所述光电倍增管(9)旋转时，光电倍增管的光线接收端可分别与光学窗口(25)以及第二平面镜(4)的反射面相对应并接收从筒状气室输出的测量光；所述光电倍增管(8)的信号输出端与数据采集分析器(10)连接，所述数据采集分析器(10)用于输出由光电倍增管测量的光强电流。2.根据权利要求1所述的一种汞分析仪的免标定装置，其特征在于：所述光学窗口(25)的开口方向与筒状气室(2)内光线传输方向垂直。3.根据权利要求1所述的一种汞分析仪的免标定装置，其特征在于：所述第一滤色片(5)、第二滤色片(6)以及第三滤色片(7)对入射光束的透过波长均为253.7nm。4.根据权利要求1所述的一种汞分析仪的免标定装置，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：张健，沈卫康，余辉龙，覃翠，赵静，魏峘，
申请(专利权)人：南京工程学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32
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