一种多通道合并光谱化学分析方法及其仪器技术

本发明专利技术提供了一种多通道合并光谱化学分析方法以及实现该方法的多通道合并光谱类分析仪器。本发明专利技术的多通道合并光谱化学分析方法通过使多通道光谱仪中两个或两个以上通道的相同光源同时照射被测样品，共同测试同一元素，获得该元素的浓度数据。实现该种方法的多通道合并光谱类分析仪器在测定小浓度样品时，两个或两个以上的相同光源同时照射被测样品，相当于把多个光源的强度进行了迭加，等效加大了单个光源的辐射强度，这样大大增大了光源强度，提高了仪器的灵敏度和检出限，而且操作简单、方便。本发明专利技术可以应用到原子荧光光谱仪化学分析方法中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及仪器分析领域，特别涉及一种光谱类分析方法及仪器。
技术介绍
目前，光谱类分析仪器被广泛应用于元素的定量测定。光谱类分析仪器由激发光源、原子化器以及检测器三个主要部分组成。原子荧光光谱仪是其中一种常用的光谱类分析仪器。其整个测试过程的基本工作原理是测试样品中的各元素经反应后形成相应的氢化物，与氢气和载气混合，进入原子化器实现原子化后，在激发光源的照射下发出特定波长原子荧光信号，检测器收集此荧光信号并根据此荧光信号强度与元素浓度成正比的特性来获得元素的浓度数据。按照原子荧光光谱仪通道的数目，原子荧光光谱仪可以分为单通道原子荧光光谱仪和多通道原子荧光光谱仪。由于具有能够同时分析多种元素的优点，多通道原子荧光光谱仪被广泛应用于环保、卫生、食品、医药、冶金、地质勘探等领域。多通道原子荧光光谱仪之所以区别于单通道原子荧光光谱仪，可以同时分析多种元素，其基本原理为多通道原子荧光光谱仪配置有数个通道，在同时测定数个不同元素时，数个通道上装有相应的元素光源灯。在信号发生器的控制下，在一个测试周期内的某一时刻，只有唯一的一只光源灯被激发。此时原子化器中所产生的一个原子的蒸气在这个特征光源的辐射之下，即可发出一个特征荧光信号。由于在原子蒸气中存在有多个被测元素成分，而每一个被测元素仅仅对自己相对应的特征波长辐射敏感。因此，在一个测试周期内，顺序点亮的各只光源灯产生出各个被测元素所对应的不同强度的荧光信号，这一序列的荧光信号被光电检测器检出并转换成电信号。从光电检测器输出的这组混合电信号被分离为代表各个被测元素、不同强度的信号。最终，通过信号处理单元对所输入信号的采集、转换等数据处理，同时得到各个被测元素的浓度结果。激发光源在光谱化学分析方法中具有很重要的作用，它的强度直接影响测试方法的灵敏度，因此光源是光谱类分析仪器的重要组成部分。现有的多通道光谱类分析仪器，在同时分析样品所含的多种元素时，单个通道对应测定一个元素，各通道间是相互独立的。这样，仪器检测设备的灵敏度受到单个光源强度的限制。为了增加单个光源的强度，仪器制造商们大大发展了光源技术。在原子荧光光谱仪方面，光源从最初的无极放电灯到空心阴极灯，最后发展到现阶段国内制造商采用的高强度空心阴极灯。吉林大学出版社出版的由James D.Ingle，Jr.等人编写的国内编译书籍《光谱化学分析》中对高强度空心阴极灯做了详细介绍。高强度空心阴极灯比起无极放电灯而言，光源强度得到了很大的提高。目前，采用高强度空心阴极灯光源的原子荧光光谱仪可以检测元素浓度为10-9～10-12g/ml的样品。但是随着人们生活水平的提高和环保事业的发展，海洋、渔业、农业等部门系统的环境监测，以及与人们密切相关的水质、土壤污染、食品、矿泉水、医药、医疗等行业对有害有毒元素检测对仪器的检出限提出了更高的要求，要求能够准确地检测元素浓度为10-10～10-13g/ml的小浓度样品。对于这种小浓度样品的测量，现有的高强度空心阴极灯光源仪器的单个光源强度仍显不足，导致无法测试小浓度样品或者测试小浓度样品时准确度和精密度差，不能得到令人满意的结果。光源技术制约着仪器测试灵敏度的进一步提高，给测试小浓度的样品带来困难。目前，在测试小浓度样品时，通常采取富集等其它化学处理方法以增大待测元素的浓度，使其达到仪器可准确测量的范围。但是这种化学处理方法步骤繁琐，费时费力，而且会导致样品中待测成分的损失，无法保证仪器的测试精密度，从而影响了实验数据的可靠性和准确性。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是克服现有光谱类分析技术不能测试小浓度样品或者测试小浓度样品时准确度和精密度差的缺点，提供一种多通道合并光谱化学分析方法。本专利技术的目的之二是提供一种实现上述分析方法的多通道合并光谱类分析仪器。本专利技术目的之一的多通道合并光谱化学分析方法是这样实现的 本专利技术的多通道合并光谱化学分析方法通过使多通道光谱仪中两个或两个以上通道的相同光源同时照射被测样品，等效于将这些相同光源合并成一个光源强度迭加后的光源照射被测样品，共同测试同一元素，获得该元素的浓度数据。具体实施时，本专利技术所述的多通道合并光谱化学分析方法优选多通道合并原子荧光光谱仪化学分析方法。本专利技术目的之二的多通道合并光谱类分析仪器实现方式如下本专利技术的实现上述多通道合并光谱化学分析方法的多通道合并光谱类分析仪器的组成包括信号发生器，用于对每个通道的光源灯的照射顺序和照射时间进行控制，使得在不同通道中装有的相同光源灯的照射时序相同；具体实施中，上述的信号发生器可以为信号触发器。并且可以用一般多通道光谱类分析仪器的信号发生器稍加调整即可；多通道激发光源，具体实施中，上述的多通道激发光源可以为常规的多通道激发光源；原子化器，具体实施中，上述的原子化器可以为常规的原子化器；光电倍增管，具体实施中，上述的光电倍增管可以为常规的光电倍增管；常规放大器；数据采集单元，该单元对各通道数据进行顺序采集，由数据采样保持通用芯片LF1/2/398和模数转换芯片构成；数据计算单元，该单元把输入的被测元素的光强度数据转换为被测元素的浓度，具体实施中，上述的数据计算单元可以为常规的数据计算单元。其中，仪器各组成部分的功能顺序为在信号发生器的控制下，多通道激发光源中每个通道的光源灯以预定的时序照射原子化器中所产生的原子蒸气，产生光信号，经由光电倍增管检测、常规放大器放大后，再由数据采集单元对各通道数据进行顺序采集，最后经数据计算单元把输入的被测元素的光强度数据转换为被测元素的浓度。具体实施时，本专利技术所述的多通道合并光谱分析仪器优选多通道合并原子荧光光谱仪；上述产生的光信号为荧光信号。由于本专利技术上述的方法和结构特点，本专利技术具有如下突出的效果1、采用本专利技术的合并通道技术测定小浓度样品时，两个或两个以上通道的相同光源同时照射被测样品，相当于把多个光源的强度进行了迭加，等效加大了单个光源的辐射强度，这样大大增大了光源强度，提高了仪器的检出限。而且因为仪器的电噪声没有增加，所以同时提高了信噪比。与单通道技术相比，相同条件下，检出限得到了大大的提高，同时能够确保高精密度。2、采用本专利技术的合并通道技术测定小浓度样品时，可以免除富集等其它复杂的化学处理步骤，既节省了样品又提高了工作效率。附图说明图1四通道原子荧光光谱仪结构原理2普通四通道原子荧光光谱仪的各通道阴极灯时序示意3三通道合并的四通道原子荧光光谱仪中各通道阴极灯时序示意4两组两通道合并的四通道原子荧光光谱仪中各通道阴极灯时序示意图具体实施方式下面，通过实施例并且结合附图，进一步说明本专利技术的方法和仪器的技术方案，以及达到的技术效果。但是本专利技术的保护范围以权利要求书为准，不受实施例1 使用实现多通道合并光谱化学分析方法的四通道合并原子荧光光谱仪测试样品中的砷和碲元素；配置系列砷碲混合标准溶液。在附图1中A、B、C通道上装入相同的专用砷激发光源的空心阴极灯，附图1中D通道装入专用碲激发光源的空心阴极灯。通过附图1中信号发生器5，控制附图1中A、B、C、D通道的灯脉冲时序为附图3所示，即附图1中A、B、C通道的相同砷激发光源的空心阴极灯同时照射附图1中原子化器4，附图1中D通道的碲激发光源的空心阴极灯间隔随后照射附图1中原子化器4，处于基态的被分析元素砷本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多通道合并光谱化学分析方法，其特征在于：该方法通过使多通道光谱仪中两个或两个以上通道的相同光源同时照射被测样品，等效于将这些相同光源合并成一个光源强度迭加后的光源照射被测样品，共同测试同一元素，获得该元素的浓度。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周志恒，
申请(专利权)人：周志恒，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]