一种火焰中的原子吸收/发射光谱同时检测装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种火焰中的原子吸收/发射光谱同时检测装置，光源的出射光束依次经过快门、前聚焦透镜、原子化器/激发源和后聚焦透镜到达检测器；时序控制模块触发快门的开关进行光源调制，并同步触发检测器进行光谱信号采集，使其在快门打开期间进行原子吸收光谱检测，在快门关闭期间进行原子发射光谱检测。本发明专利技术在同一原子化器/激发源中集成了原子吸收和发射光谱检测，能够一次进样同时测定原子吸收和发射光谱，因此减少样品消耗量，并提高两种光谱信号同时测量结果的时间和空间一致性；通过测量结果的相互补充扩大可分析未知样品的浓度范围，并实现两种测量结果的相互校准提高分析结果的准确性。

A device for simultaneous detection of atomic absorption and emission spectra in flame

The invention discloses an atomic absorption / emission spectrum simultaneous detection device in a flame. The outgoing light beam of the light source reaches the detector through the shutter, the front focus lens, the atomizer / excitation source and the rear focus lens in turn. The timing control module triggers the switch of the shutter to modulate the light source, and synchronously triggers the detector to collect the spectral signal, so that it can carry out the atom during the opening of the shutter Absorption spectrum detection, atomic emission spectrum detection during shutter closing. The invention integrates the atomic absorption and emission spectrum detection in the same atomizer / excitation source, which can simultaneously determine the atomic absorption and emission spectrum with one sample injection, so as to reduce the sample consumption and improve the time and space consistency of the simultaneous measurement results of the two spectrum signals; the concentration range of the unknown sample can be analyzed and two kinds of measurement can be realized by expanding the mutual supplement of the measurement results The mutual calibration of the measurement results improves the accuracy of the analysis results.

【技术实现步骤摘要】
一种火焰中的原子吸收/发射光谱同时检测装置
本专利技术涉及原子光谱分析
，具体为一种火焰中的原子吸收/发射光谱同时检测装置。
技术介绍
原子光谱分析法是应用最为广泛的元素检测手段之一。经过多年的发展，原子光谱分析技术已逐渐成熟，包括原理、理论与仪器、应用等。目前，仪器的小型化、多功能化成为其重要的发展方向之一，以获得更多的分析物相关信息，满足更多的应用场景需求。传统的原子吸收光谱仪器通常由光源、原子化器和检测系统构成，通过测量被原子化的元素基态原子的原子吸收光谱强度对待测元素进行定量；原子发射光谱仪器通常由激发源和检测系统构成，通过测量被激发的元素激发态原子的原子发射光谱强度对待测元素进行定量。传统的原子吸收和原子发射光谱仪器均工作于单一模式，即使集成两种功能的仪器，也只能在检测前选定一种功能使用；无法一次进样同时获得原子吸收和原子发射光谱信号，无法结合两种测量原理各自的优势以及扩展原子光谱分析仪器的应用范围。目前尚没有能够实现原子吸收和原子发射光谱同时测量的原子光谱仪器。火焰原子吸收光谱分析法（FlameAtomicAbsorptionSpectrometry，FAAS），作为一种实用的原子光谱分析技术，已广泛应用于科学研究和工业生产等领域。它将液体样品通过助燃气带入对撞雾化器中，形成细微雾粒并与燃气混合均匀后燃烧形成火焰，使样品溶液去溶剂、原子化成为待测元素的基态原子蒸气，并通过测量基态原子所产生的吸光度信号来确定样品中待测元素的浓度。FAAS通过选择合适的火焰能够满足大部分元素的测量需求，可直接测定大部分金属元素，也可间接测定部分非金属元素甚至有机化合物。然而，FAAS也存在一些局限性，比如：对于部分易离解、易电离的元素分析灵敏度较差，工作曲线线性范围较窄，以及不能对多元素进行同时测定等，这些均给实际应用带来了诸多的困难。对于FAAS测量部分易离解、易电离的元素分析灵敏度较差的问题，其主要原因是这些元素在火焰中容易电离或激发，导致基态自由原子减少而激发态原子增多，因此最终的原子吸收光谱测量灵敏度较差；而激发态原子增多正是原子发射光谱检测期望获得的效果，有助于提高其灵敏度。另外，线性范围宽、多元素同时检测也是原子发射光谱分析法固有的优势。其实，在这里火焰既是一种原子化器也是一种激发源。利用火焰的高温将待测元素激发到激发态，并且根据其特征发射谱线对样品浓度进行定量的方法即为火焰原子发射光谱分析法（FlameAtomicEmissionSpectrometry，FAES）。其在化工、食品、环境和地质等学科领域的元素检测方面有着广泛的应用，尤其对激发能力要求较低的碱金属和碱土金属元素如钠、钙、镁等和含量较高的元素有着良好的测定效果。尽管现有FAES的检出限还不够理想，但是它操作简便，对样品形态友好，线性范围较宽，仍在实际样品分析中发挥着重要作用。如果能将FAES和FAAS集成在一起，并实现原子吸收和原子发射光谱同时测量，则可以充分结合二者的优势，形成新型的原子光谱仪器。而原子吸收光谱法和原子发射光谱法在原理和仪器结构上也有相似的地方，其最大的区别仅为原子吸收光谱分析法相对于原子发射光谱分析法需要一个额外的光源产生待测元素的特征谱线，比如空心阴极灯；二者的集成具有潜在的可行性。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种能够实现原子吸收和原子发射光谱的同时测量，提高仪器的综合分析性能，并扩展原子光谱分析仪器应用范围的火焰中的原子吸收/发射光谱同时检测装置。技术方案如下：一种火焰中的原子吸收/发射光谱同时检测装置，包括光源、快门、前聚焦透镜、原子化器/激发源、后聚焦透镜、检测器和时序控制模块；光源的出射光束依次经过快门、前聚焦透镜、原子化器/激发源和后聚焦透镜到达检测器；时序控制模块触发快门的开关进行光源调制，并同步触发检测器进行光谱信号采集，使其在快门打开期间进行原子吸收光谱检测，在快门关闭期间进行原子发射光谱检测。更进一步的，触发检测器进行光谱信号采集的时序信号的周期为光源调制的时序信号周期的一半，且二者相位保持固定；在光源调制的时序信号的高电平期间，快门打开，触发检测器进行光谱信号采集的时序信号也为高电平，检测器采集的光谱信号为原子吸收光谱信号；在光源调制的时序信号的低电平期间，快门关闭，触发检测器进行光谱信号采集的时序信号再一次处在高电平，检测器采集的光谱信号为原子发射光谱信号。更进一步的，时序控制模块触发检测器进行光谱信号采集的开始信号，比触发快门开/关的信号延迟一定时间，并且停止光谱信号采集的信号比快门关/开的信号提前一定时间。本专利技术的有益效果是：1）本专利技术能够一次进样实现火焰中待测元素的原子吸收和原子发射光谱同时检测，提高两种光谱信号同时测量结果的时间和空间一致性；2）本专利技术通过原子吸收和原子发射光谱同时测量，两种测量结果相互补充，可以获得更宽的工作曲线线性范围，扩大单一模式的原子吸收或原子发射光谱的元素含量检测范围，分析浓度范围更宽的待测元素样品；3）由于不同待测元素在火焰中的原子化或激发效率不同，导致其基态和激发态原子的比例不同，可在两种测量结果中选择测量效果更佳的原子吸收光谱法或原子发射光谱法进行分析以获得更准确的检测效果，或通过两种测量结果进行相互校准；4）本专利技术可以实现同一元素的原子吸收和原子发射光谱分析，还可实现多元素的原子发射光谱同时分析，可以有效地减少样品消耗量；5）本专利技术结合原子吸收和原子发射光谱同时测量的结果可对待测元素在火焰中的原子基态和激发态进行分析，可考察原子热力学平衡情况；扩展火焰原子光谱仪器的应用范围。附图说明图1为本专利技术火焰中的原子吸收/发射光谱同时检测装置的结构示意图。图2为本专利技术时序控制模块输出的时序示意图。图3为本专利技术采用原子吸收和原子发射光谱法同时测定Na元素的光谱图。图4为本专利技术采用原子吸收和原子发射光谱法同时测定Cu元素原子吸收光谱和Na元素原子发射光谱的光谱图。图中：1．光源，2．快门，3．前聚焦透镜，4．原子化器/激发源，5．后聚焦透镜，6．检测器，7．时序控制模块。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步详细说明。本专利技术结合原子吸收光谱和原子发射光谱原理和仪器结构的相似与差异之处，共用原子化器/激发源和检测器，通过时序控制模块协调光源和检测器之间的同步工作，实现原子吸收和发射光谱同时测量。样品分析物在火焰原子化器/激发源中被蒸发、解离、原子化成为待测元素的气态基态原子，一部分基态原子吸收光源的特征波长辐射，通过检测减弱的光源特征波长信号可得到原子吸收光谱信号；另外，部分基态原子在火焰原子化器/激发源中进一步获取能量达到激发态，随后由激发态返回低能级态并同时辐射出其特征波长的光线，而得到原子发射光谱信号。如图1所示，本专利技术的火焰中的原子吸收/发射光谱同时检测装置包括光源1、快门2、前聚焦透镜3、原子化器/激发源4、后聚焦透镜5、检测器6和时序控制模块7；光源1的出射光束依次经过快门2、前聚焦透镜3、原子化器/激发源4和后聚焦透镜5到达检测器6；时序控制模块7触发快门2的开关进行光源调制，并同步触发检测器6进行光谱信号采集，使其在快门2打开期间进行原子吸收光谱检测，在快门2关闭期间进行原子发射光谱检测。如图2所示，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种火焰中的原子吸收/发射光谱同时检测装置，其特征在于，包括光源（1）、快门（2）、前聚焦透镜（3）、原子化器/激发源（4）、后聚焦透镜（5）、检测器（6）和时序控制模块（7）；光源（1）的出射光束依次经过快门（2）、前聚焦透镜（3）、原子化器/激发源（4）和后聚焦透镜（5）到达检测器（6）；时序控制模块（7）触发快门（2）的开关进行光源调制，并同步触发检测器（6）进行光谱信号采集，使其在快门（2）打开期间进行原子吸收光谱检测，在快门（2）关闭期间进行原子发射光谱检测。

【技术特征摘要】
1.一种火焰中的原子吸收/发射光谱同时检测装置，其特征在于，包括光源（1）、快门（2）、前聚焦透镜（3）、原子化器/激发源（4）、后聚焦透镜（5）、检测器（6）和时序控制模块（7）；光源（1）的出射光束依次经过快门（2）、前聚焦透镜（3）、原子化器/激发源（4）和后聚焦透镜（5）到达检测器（6）；时序控制模块（7）触发快门（2）的开关进行光源调制，并同步触发检测器（6）进行光谱信号采集，使其在快门（2）打开期间进行原子吸收光谱检测，在快门（2）关闭期间进行原子发射光谱检测。2.根据权利要求1所述的火焰中的原子吸收/发射光谱同时检测装置，其特征在于，触发检测器进行光...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋小明，侯贤灯，邓宇佳，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川,51