专利名称：便捷式高能脉冲多钨线圈原子光谱仪的制作方法
技术领域：
便捷式高能脉冲多钨线圈原子光谱仪技术领域[0001]本实用新型属于原子光谱领域，尤其是一种便捷式高能脉冲多钨线圈原子光谱 仪。
背景技术：
[0002]原子光谱可利用原子外层的电子跃迁所产生的线光谱对元素的浓度进行测量，原 子光谱一般包括原子吸收光谱、原子发射光谱、以及原子荧光光谱。通常可根据不同元素物 理化学性质的不同，选择不同的原子光谱对元素进行分析。目前广泛应用的原子光谱技术 包括石墨炉原子吸收光谱 G raphite Furnace Atomic Absorption Spectrosocpy, GFAAS、 火焰原子吸收光谱flame atomic absorption Spectrocpy, FAAS、火焰原子发射光谱Flame Atomic Emission Spectroscopy, FAES、电感稱合高频等离子体原子发射光谱Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectroscopy和电感稱合等离子体质谱I nductively Cloupled Plasma Mass Spectrometry。然而传统原子光谱仪器因为本生原子化器,和原 子激发器能耗高，耗气量大，需要水冷的特点，从根本上无法被转变为便携式的原子光谱技 术。[0003]不同与其他原子光谱的原子化和原子激发技术，鹤线圈Tungsten coil熔点 高、能耗低、散热快和耗气量小的特点，可用于便携式、低成本元素分析领域。Berndt和 Schaldach在1988年报道了以鹤线圈tungsten coil作为原子化器的鹤线圈原子吸收光谱 仪 Tungsten Coil Atomic Absorption Spectrometry, WCAAS0 之后美国 Bradley Jones 实 验小组通过利用钨线圈与便携式电感耦合器件相结合，在1996年发表了第一篇利用钨丝 作为原子化器的便携式原子光谱仪。该仪器由空心阴极灯作为光源，钨线圈作为原子化器， 便携式CCD作为信号收集系统组成。该实验组通过该仪器对美国国家标准物质NIST#1579a 和#955a中铅的含量进行了测量，取得了高达95%的准确率。2004年9月，Bradley Jones 实验组第一次提交了以钨线圈作为原子激发器的钨线圈原子发射光谱仪的研究成果。该仪 器通过利用OSRAM公司生产的钨丝灯泡HLX64633作为原子激发器，成功的对一系列碱金 属、碱土金属进行了测量。与钨丝原子吸收光谱不同，钨丝原子发射光谱根据CCD所检测的 波长范围，可对多种元素同时进行测量。钨线圈原子吸收光谱以及钨线圈原子发射光谱同 时可作用于便携式的野外现场元素分析。[0004]2011年2月，国际顶尖杂志分析化学Analytical Chemistry第一次报道了由顾继 炎博士等设计的第一台小型化便携式钨丝原子发射光谱分析仪。该钨丝原子发射光谱仪利 用钨圈作为样品的蒸发、原子化和激发器。其构造更简便，成本低，无需冷却装置，可适用于 较容易被激发元素的浓度分析。虽然钨线圈原子吸收光谱、钨线圈原子发射光谱已被报道， 但此类技术仍然有以下几点不足需要克服[0005]1.钨线圈可以通过电流加热到3200K左右的温度，在此温度下，钨线圈本身发出 类似于黑体辐射的强烈背景光源。其背景光的强度以及噪音会对钨线圈原子吸收光谱以及 钨线圈原子发射光谱产生较大的干扰，从而影响该技术的灵敏度，检测性，以及重复性。[0006]2.由于便携式CXD —般采用灵敏度较低的CXD芯片，噪音dark noise偏高，钨丝 原子光谱的灵敏度被极大的影响，传统的钨线圈原子光谱技术需要被进一步改进，从而弥 补便携式CCD的不足。[0007]3.在钨线圈原子吸收光谱对复杂样品进行测量时，由于传统的150W钨线圈作为 原子化器，所能提供的原子化能量有限，从而导致原子化效率降低，影响到最后元素浓度测 量的准确性。[0008]4.原子发射光谱在150W的功率下，由于激发能量有限，只能对较易激发的碱金 属，碱土金属，以及少数元素进行微量测量。发明内容[0009]本实用新型正是要解决上述现有技术的缺点，提供一种便捷式高能脉冲多钨线圈 原子光谱仪。高能脉冲钨线圈原子化器增加了传统钨线圈原子光谱，原子进样器的灵敏度， 准确度，以及使用寿命。不仅适用于钨线圈原子吸收光谱，钨线圈原子发射光谱，也适用于 其他通过电加热的原子光谱，以及原子进样技术领域。[0010]本实用新型解决其技术问题采用的技术方案这种便捷式高能脉冲多钨线圈原子 光谱仪，主要包括钨线圈组件、电源、罩壳、透镜和电荷耦合器件，所述的罩壳的轴向的一侧 设置有钨线圈组件A，轴向的另一侧设置有与透镜和电荷耦合器件相配合的石英片，罩壳的 径向的一侧设置有钨线圈组件B，径向的另一侧的罩壳上开有用于进样品和载气流出的通 孔；钨线圈组件A和钨线圈组件B互相垂直设置并分别与电源相连接，载气通过载气管道 与罩壳内腔相连通；样品原子化吸收特征谱线后余光穿过石英片被透镜聚焦于电荷耦合器 件，余光被聚焦于电荷耦合器件并被采集后输出至电脑。[0011]所述的电源采用大功率可控电源，电脑通过数模转换器与该大功率可控电源相连接。[0012]本实用新型有益的效果是本专利所提出的“高能脉冲原子光谱技术”从本质上改 进并完善了传统的钨线圈原子光谱技术，并可广泛应用于其他电加热原子光谱、及原子化 器领域。传统的钨线圈原子光谱通常使用15V，150W的钨线圈作为原子化器，并通过12V， 200W的电源对钨线圈进行加热。钨丝在通过最高电流后大约IOA经过2至3秒左右。本发 明最大的改进是违反了常规的钨线圈加热方式，通过将传统的钨丝原子器件与大功率可控 高压电源相结合，达到瞬间将钨丝上样品原子化的效果。通过高压，大功率电源，钨线圈可 在O. 1-0. 5秒内迅速达到其最高的工作功率，并在短时间内超出其额定工作功率。通过电 脑程序瞬间终止可控电源，钨线圈恢复到加热前状态，在此高压脉冲加热过程中，样品被瞬 间原子化或被瞬间激发。
[0013]图1为本实用新型的结构示意图；[0014]附图标记说明钨线圈组件Al，钨线圈组件B2，罩壳3，载气4，通孔5，透镜6，电荷 耦合器件7，电脑8，电源9，数模转换器10，石英片11。
具体实施方式
[0015]
以下结合附图对本实用新型作进一步说明[0016]如图所示，这种便捷式高能脉冲多钨线圈原子光谱仪，主要包括电源9、罩壳3、透 镜6和电荷耦合器件7，所述的罩壳3的轴向的一侧设置有钨线圈组件Al，轴向的另一侧设 置有与透镜6和电荷耦合器件7相配合的石英片11，罩壳3的径向的一侧设置有钨线圈组 件B2，径向的另一侧的罩壳3上开有用于进样品和载气4流出的通孔5 ;钨线圈组件Al和 钨线圈组件B2互相垂直设置并分别与电源9相连接，载气4通过载气管道与罩壳3内腔相 连通；样品原子化吸收特征谱线后余光穿过石英片11被透镜6聚焦于电荷耦合器件7，余 光被聚焦于电荷耦合器件7并被采集后输出至电脑8。所述的电源9采用大功率可控电源， 电脑8通过数模转换器10与该大功率可控电源相连接。高能脉冲钨线圈原子化器缩短了 样品蒸发，进样，原子化所需的时间，使单位内的原子浓度升高，使分析仪器的信号变强从 而改进灵敏度。高能脉冲高能钨线圈原子发射光谱同时通过高能量的输入，保证了对复杂 样品的原子化效率，减少了基体效应，从而增加了测量结果的准确性。[0017]高能脉冲钨线圈原子吸收光谱与传统钨线圈原子吸收光谱的区别[0018]1.高能脉冲钨线圈原子光谱大大缩短了原子化所需要的时间，使单位时间内的原 子浓度升高，从而加强了原子吸收，从而进一步提升了仪器的灵敏度。[0019]2.高能脉冲钨线圈原子光谱通过更高的能量输入，保证了对复杂样品的原子化效 率，减少了基本效应，从而增加了测量结果的准确性。[0020]3.通过瞬间的原子激发，该技术实际减少了钨线圈在最高功率下工作的时间，从 而大大增加了钨线圈的使用寿命。[0021]高能脉冲钨线圈原子发射光谱与传统钨线圈原子发射光谱的区别[0022]1.高能脉冲钨线圈原子发射光谱大大缩短了原子化所需的时间，使单位内的原子 浓度升高，原子发射谱线变强，从而进一步提升了仪器的灵敏度。[0023]2.高能脉冲钨线圈原子发射光谱通过更高的能量输入，大大增强了钨线圈对高沸 点，难激发元素的激发效果，原子谱线受到瞬间高能的作用，大大的增强。例如实验表明， 对于铜，银，铅等过度金属，重金属，灵敏度分别提升了 20-100倍。新技术从本质上改变了 钨线圈原子光谱能量激发不足的缺点。[0024]3.高能钨线圈原子发射光谱通过高能量的输入，保证了对复杂样品的原子化效 率，减少了基体效应，从而增加了测量结果的准确性。[0025]4.高能钨线圈原子发射光谱通过高能量瞬间激发，大大减少了钨线圈在最高功率 下工作的时间，从而延长了钨线圈的寿命。[0026]除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变 换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围。
权利要求1.一种便捷式高能脉冲多钨线圈原子光谱仪，主要包括钨线圈组件、电源(9)、罩壳(3)、透镜(6)和电荷耦合器件(7)，其特征在于所述的罩壳(3)的轴向的一侧设置有钨线圈组件A (1)，轴向的另一侧设置有与透镜(6)和电荷耦合器件(7)相配合的石英片(11)， 罩壳(3)的径向的一侧设置有钨线圈组件B (2)，径向的另一侧的罩壳(3)上开有用于进样品和载气(4)流出的通孔(5);钨线圈组件A (I)和钨线圈组件B (2)互相垂直设置并分别与电源(9)相连接，载气(4)通过载气管道与罩壳(3)内腔相连通；样品原子化吸收特征谱线后余光穿过石英片(11)被透镜(6)聚焦于电荷耦合器件(7)，余光被聚焦于电荷耦合器件(7)并被采集后输出至电脑(8)。
2.根据权利要求1所述的便捷式高能脉冲多钨线圈原子光谱仪，其特征在于所述的电源(9 )采用大功率可控电源，电脑(8 )通过数模转换器(10 )与该大功率可控电源相连接。
专利摘要本实用新型涉及一种便捷式高能脉冲多钨线圈原子光谱仪，主要包括钨线圈组件、电源、罩壳、透镜和电荷耦合器件，所述的罩壳的轴向的一侧设置有钨线圈组件A，轴向的另一侧设置有与透镜和电荷耦合器件相配合的石英片，罩壳的径向的一侧设置有钨线圈组件B，径向的另一侧的罩壳上开有用于进样品和载气流出的通孔；钨线圈组件A和钨线圈组件B互相垂直设置并分别与电源相连接，载气通过载气管道与罩壳内腔相连通；样品原子化吸收特征谱线后余光穿过石英片被透镜聚焦于电荷耦合器件，余光被聚焦于电荷耦合器件并被采集后输出至电脑。本实用新型有益的效果是高能脉冲钨线圈原子化器增加了传统钨线圈原子光谱，原子进样器的灵敏度，准确度，以及使用寿命。不仅适用于钨线圈原子吸收光谱，钨线圈原子发射光谱，也适用于其他通过电加热的原子光谱，以及原子进样技术领域。
文档编号G01N21/31GK202886271SQ201220505199
公开日2013年4月17日 申请日期2012年9月28日 优先权日2012年9月28日
发明者顾继炎 申请人:顾继炎
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