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专利名称：用于交直流电弧光谱仪的笔形汞灯快速描迹谱线定位系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属于原子发射光谱分析仪器领域，具体涉及一种用于交直流电弧光谱仪的笔形汞灯快速描迹谱线定位系统。
背景技术：
我国生产的电弧激发一米和两米光栅光谱仪，己有30多年的历史。该仪器的特·点可直接对地质样品中土壤、岩石、水系沉积物和高纯金属氧化物等粉末状样品进行分析，无需化学消解及稀释过程，从而避免了消解后溶液中某些元素的含量被稀释降低分析灵敏度，而且还极易带入难以控制的污染。长期以来，该仪器在地质领域全国开展地球化学找矿《1:5万区域化探全国扫面计划》中每年有几十万件地球化学样品的分析任务，以及有色、冶金系统中大量的高纯金属氧化钨、氧化钥和其它贵金属样品中测定17 19种杂质元素含量，因此在我国众多实验室得到广泛应用。但是，该仪器的缺点采用传统的相板记录、洗相、测光等流程进行光谱分析，其操作程序繁锁、工作效率低、劳动强度大和易污染环境等弊端。新型电弧激发光电直读光谱仪的诞生可完全取代传统的照相光谱分析方法及仪器，直接对粉末状样品中的被测元素进行准确、快速测定，具有比其它仪器和方法更好的检出限，技术指标均可满足国家标准的要求。仪器的整体光学系统是按照技术指标及凹面光栅色散率，在仪器出厂前调整并紧固好的，不会有相对位置的移动。但因环境温度等因素的影响及金属本身的变形会造成谱线相对于出射狭缝的漂移。待测元素的谱线位置随环境温度的变化，难免会有微小的整体水平或垂直方向的漂移。谱线漂移产生的原因是多方面的。首先温度的变化对谱线位移的影响较大，其次是机械振动、气压和湿度等的变化对它的影响。机械振动有来自仪器内部的，也有来自外界的。在光谱仪结构设计时，须防止机械振动对光学零件(包括狭缝)相对位置的影响。一方面要加强仪器整体的刚性，另一方面要采用其他有效的防震措施。在光谱仪结构设计中，这种机械振动的影响是完全可以限制在允许范围之内。气压和湿度的变化会改变介质的折射率，从而使谱线发生位移，可以认为是平行移动。湿度的提高不仅会使空气的折射率增大，而且会对光学零件产生腐蚀作用，降低了仪器的透过率。温度的影响主要是改变石英的折射率和棱镜的折射顶角，从而改变色散光束的方向。当温度升高时，光谱向长波方向移动，长波区谱线移动量较短波区谱线大。温度对光栅的影响主要改变光栅常数，使角色散率发生变化，产生谱线位移。这种谱线位移可以近似地认为是平行移动谱面。因此，可以认为产生谱线移动的基本原因是环境温度和气压的变化，在一般情况下环境温度和气压变化不大的范围内，产生的谱线变动是谱面的平行移动，这给校正谱线位移提供了方便的条件
实用新型内容
[0007]为了解决上述问题，本实用新型选择了一个元素标准谱线作为扫描的代表谱线，只要这个代表元素谱线扫描对准后，其它谱线均同时对准了，该代表曲线又称为监控谱线。其中以采用汞灯谱线作监控谱线进行描迹最为理想。本实用新型的目的是提供一种用于交直流电弧光谱仪的笔形汞灯快速描迹谱线定位系统。为了达到上述目的，本实用新型的目的是提供一种用于交直流电弧光谱仪的笔形汞灯快速描迹谱线定位系统，包括作为激发光源的笔形汞灯，激发光源之后沿光路依序设置第一透镜、中间光栏、第二透镜、第三透镜和罗兰圆；所述罗兰圆上设有凹面光栅、入射狭缝和出射狭缝；所述笔形汞灯发出的特征光谱照射在用以消色差的第一透镜和第二透镜上，所述第一透镜将激发光源的电极成像在第二透镜前的中间光栏上，所述第二透镜将第一透镜的通光孔径成像在第三透镜前；所述第三透镜经罗兰圆的入射狭缝将所述中间光栏成像在罗 兰圆内的凹面光栅上，所述凹面光栅将单色光成像在所述罗兰圆上，透过所述罗兰圆上的出射狭缝成像投在光电倍增管上。其中，所述第二透镜后面加上平面反射镜改变光路方向，将通过第二透镜的光线反射到第三透镜前。所述出射狭缝之前装有筛选特征光谱光的中间光栏。所述笔形汞灯优选为冷阴极低压笔形汞灯。所述笔形汞灯的大小和形状类似钢笔，其由两部分所组成，上部为胶木绝缘材料，下部为石英玻璃，内部加入液态汞。在密封的石英玻璃内壁引出两个电源线，通过上部为胶木绝缘材料棒中心，外接专用的低压电源，可激发出强烈的汞元素的特征谱线。所述笔形汞灯优选的设置于激发光源中心。因激发光源中心是通过光学系统聚焦至凹面光栅的分光系统、检测系统。因此，笔形汞灯必须设置在激发光源中心同一位置，才能得到较好汞元素特征谱线。所述笔形汞灯发出的特征光谱为253. 7nm，该特征光谱作为专用通道，从而能有效地达到谱线定位的目的。所述光电倍增管将光信号转化成电信号，由测控系统进行放大与A/D转换，经数据处理计算元素含量。本实用新型工作原理如下汞元素谱线定位时将它置于电弧激发源的中心使之光线进入三透镜系统。汞灯发出的特征光谱均匀地照明入射狭缝，投射到凹面光栅上，经过光栅的分光系统，最终成像在罗兰园上，谱线的强度与被测元素的含量成一定的函数关系，汞元素光谱线通过相对应的出射狭缝和中间光栏，投射到光电倍增管上，光电倍增管将光信号转化成电信号，由测控系统进行积分放大与A/D转换，经数据处理获得汞元素的描迹谱线。应用软件根据汞元素谱线的描迹位置计算出谱线的漂移量，进而计算出其它各被测元素谱线的位置，并给予校正。本实用新型的有益效果本实用新型提供了一种用于交直流电弧光谱仪的笔形汞灯快速描迹谱线定位系统，该定位系统采用笔形汞灯作为激发光源。低压笔形汞灯适用于色谱、荧光检测、臭氧检测、生化测量等科学、环保仪器中作紫外光源，也是研究塞曼谱线分裂、校准单色器色散曲线的理想光源。本实用新型提供的笔形汞灯属冷阴极低压水银放电灯，具有汞特征光谱能量强、稳定性好、寿命长、体积�。�安装使用方便等特点。本实用新型提供的一种用于交直流电弧光谱仪的笔形汞灯快速描迹谱线定位系统，能够快速描迹谱线定位，准确度高，操作简便，且大大地节省了谱线定位的时间。本实用新型采用笔形汞灯定位，完全可以有效地解决仪器如温度、机械振动等影响，可以进行准确校正。

图I是本实用新型所述笔形汞灯快速描迹谱线定位系统的结构示意图；图2是本实用新型所述汞元素的特征光谱。·其中笔形汞灯-I ;第一透镜-2 ;中间光栏-3 ;第二透镜-4 ;平面反射镜-5 ;第三透镜-6 ;入射狭缝-7 ;凹面光栅-8 ;出射狭缝-9 ;光电倍增管检测器-10 ;罗兰圆-11。
具体实施方式
以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。在不背离本实用新型精神和实质的情况下，对本实用新型结构、参数或条件所作的修改或替换，均属于本实用新型的保护范围。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。实施例I参见图1，本实用新型所述的用于交直流电弧光谱仪的笔形汞灯快速描迹谱线定位系统，包括笔形汞灯I、三透镜系统(第一透镜2、中间光栏3、第二透镜4、平面反射镜5、第三透镜6、入射狭缝7、凹面光栅8、出射狭缝9、光电倍增管检测器10、罗兰圆11，所述罗兰圆11上设有凹面光栅8、入射狭缝7和出射狭缝9 ；所述笔形汞灯I发出的特征光谱照射在用以消色差的第一透镜2和第二透镜4上，所述第一透镜2将激发光源的电极成像在第二透镜4前的中间光栏3上，所述第二透镜4将第一透镜2的通光孔径成像在第三透镜6前；所述第三透镜6经罗兰圆11的入射狭缝7将所述中间光栏3成像在罗兰圆11内的凹面光栅8上，所述凹面光栅8将单色光成像在所述罗兰圆11上，透过所述罗兰圆11上的出射狭缝9成像投在光电倍增管10上。其中，所述第二透镜4后面加上平面反射镜5改变光路方向，将通过第二透镜4的光线反射到第三透镜6前。所述出射狭缝9之前装有筛选特征光谱光的中间光栏3。所述笔形汞灯为冷阴极低压笔形汞灯。所述笔形汞灯设置于激发光源中心。实施例2将笔形汞灯置于电弧激发源的中心，汞灯发出特征光谱253. 7nm，经过三透镜系统，均匀地照明入射狭缝，投射到凹面光栅上，经过光栅的分光，透过出射狭缝成像投射在光电倍增管上。通过计算汞线位置的漂移量即可计算出其它各谱线的漂移量，从而达到谱线定位的目的。如能对被测元素Ag、Sn、Mo、pb、Bi、Co、Mg等20余种元素的谱线进行准确校正。该装置用于交/直流电弧直读光谱仪的谱线定位快速、准确、便于操作，大大地节省了谱线定位的时间。以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种用于交直流电弧光谱仪的笔形汞灯快速描迹谱线定位系统，包括作为激发光源的笔形汞灯，激发光源之后沿光路依序设置第一透镜、中间光栏、第二透镜、第三透镜和罗兰圆；所述罗兰圆上设有凹面光栅、入射狭缝和出射狭缝； 所述笔形汞灯发出的特征光谱照射在用以消色差的第一透镜和第二透镜上，所述第一透镜将激发光源的电极成像在第二透镜前的中间光栏上，所述第二透镜将第一透镜的通光孔径成像在第三透镜前；所述第三透镜经罗兰圆的入射狭缝将所述中间光栏成像在罗兰圆内的凹面光栅上，所述凹面光栅将单色光成像在所述罗兰圆上，透过所述罗兰圆上的出射狭缝成像投在光电倍增管上。
2.根据权利要求I所述的定位系统，其特征在于，所述第二透镜后面加上平面反射镜改变光路方向，将通过第二透镜的光线反射到第三透镜前。
3.根据权利要求I所述的定位系统，其特征在于，所述出射狭缝之前装有筛选特征光谱光的中间光栏。
4.根据权利要求广4任意一项所述的定位系统，其特征在于，所述笔形汞灯是冷阴极低压笔形汞灯。
5.根据权利要求f4任意一项所述的定位系统，其特征在于，所述笔形汞灯设置于激发光源中心。
6.根据权利要求f4任意一项的定位系统，其特征在于，所述笔形汞灯发出的特征光谱为253. 7nm,该特征光谱作为所述专用通道，从而能有效地达到谱线定位的目的。
7.根据权利要求广4任意一项所述的定位系统，其特征在于，所述光电倍增管将光信号转化成电信号，由测控系统进行放大与A/D转换，经数据处理计算元素含量。
专利摘要本实用新型涉及了一种用于交直流电弧光谱仪的笔形汞灯快速描迹谱线定位系统，包括作为激发光源的笔形汞灯，激发光源之后沿光路依序设置第一透镜、中间光栏、第二透镜、第三透镜和罗兰圆，所述罗兰圆上设有凹面光栅、入射狭缝和出射狭缝；所述笔形汞灯发出的特征光谱照射在用以消色差的第一透镜和第二透镜上，所述第一透镜将激发光源的电极成像在第二透镜前的中间光栏上，所述第二透镜将第一透镜的通光孔径成像在第三透镜前；所述第三透镜经罗兰圆的入射狭缝将所述中间光栏成像在罗兰圆内的凹面光栅上，所述凹面光栅将单色光成像在所述罗兰圆上，透过所述罗兰圆上的出射狭缝成像投在光电倍增管上。本实用新型提供的定位系统能够快速描迹谱线定位，准确度高，操作简便，且大大地节省了谱线定位的时间。
文档编号G01N21/67GK202770774SQ201220423078
公开日2013年3月6日 申请日期2012年8月23日 优先权日2012年8月23日
发明者王彦东, 吴冬梅, 张文华, 常伟, 曲红静, 付国余, 赵艳秋, 楼巧兰, 辛会成 申请人:北京瑞利分析仪器有限公司