CN103630516A - 用于原子荧光低温点火原子化器的加热装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于原子荧光低温点火原子化器的加热装置，其包括由内至外依次设置的导热管、电加热片、保温层和保护外壳，所述电加热片由正温度系数材料制成。该加热装置采用具有自动控温功能的正温度系数(PTC)热敏电阻加热片作为加热器件，以陶瓷纤维保温，具有结构简单、可靠性高、热效率高、升温迅速、功耗低、无需闭环控制等优点，特别适合应用于低温点火原子化器的加热装置。

Description

用于原子荧光低温点火原子化器的加热装置

技术领域

本发明涉及原子荧光的分析技术领域，尤其是涉及原子荧光的低温点火原子化器领域。

背景技术

原子化器是原子荧光光谱仪的核心器件之一，在原子荧光光谱仪的工作过程中起到原子化的作用，而原子化器的加热装置则是起到保证原子化效率的关键作用，决定了原子荧光光谱仪的元素分析灵敏度和重复性。

1998年，张锦茂等报道了“低温原子化”技术（张锦茂、张勤、宁建统.氩氢火焰低温自动点燃装置用于氢化物-原子荧光光谱分析中研究[J].岩矿测试，1998，17(1)：22~28）。与早期的高温石英炉原子化器相比，不仅使所有被测元素的分析灵敏度分别提高了2～7倍；同时有效地克服了砷、锑和铅等元素较为严重的记忆效应；而且大大延长了电炉丝的使用寿命。目前已经被广泛应用在我国各种原子荧光光谱仪上。

我国专利号为ZL94207732.6的专利报道了一种氢化物原子荧光氩氢火焰的低温自动点燃装置，采用电阻丝对石英炉管加热，同时采用热电偶监测加热温度，系统根据反馈的温度进行恒温控制。

我国专利号为ZL98207255.4的专利报道了一种石英炉原子化器，采用釉膜电阻对石英炉管进行红外加热。

我国专利号为ZL200720190235.7的专利报道了一种温度可控带预热的石英加热炉体，采用釉膜电阻对石英炉管进行红外加热，同时采用热电偶进行温度监测，系统根据反馈的温度进行恒温控制。

上述报道中采用了电阻丝和釉膜电阻对石英炉管进行加热，系统根据热电偶，反馈的温度进行恒温控制。由于上述加热装置需要进行闭环温度控制，因此控制系统的复杂程度大大提高。以原子荧光最常用的200℃为例，如果需要精确控制原子化器加热装置的温度在200℃，则在接近控制温度点时，需要精确调节，快速反馈，大大延长了原子化器的预热时间。如果加热速率过快，还容易造成加热温度超过设定点的过冲现象，影响了分析结果的重复性。

本发明针对上述问题，提出了一种基于正温度系数(PTC)热敏电阻加热器件作为低温点火原子化器的加热装置设计。PTC热敏电阻具有自限温特性，即在较低温度下处于低阻高功率状态，在通电状态下快速加热，到达居里温度时，其自身电阻急剧上升3~8个数量级，此时加热功率也急剧下降。PTC热敏电阻用在中小功率加热器件上，具有传统发热元件无可比拟的优势，如自动恒温发热、永远不会超温、无明火、热转换效率高、工作电压宽、工作寿命长等。本发明采用PTC热敏电阻作为加热器件，利用PTC热敏电阻的自限温特性达到自动控温的目的，将原子化器加热装置的温度自动恒温在200℃，无需热电偶监测温度和闭环温度控制系统，系统结构简单，温度控制恒定，可靠性高。

发明内容

针对低温点火原子化器的现有加热装置由于需要闭环控温，具有结构复杂，可操作性差，装配要求高等缺点，本发明的目的在于：提供一种用于原子荧光低温点火原子化器的加热装置，无需控温系统和温度监控系统，结构简单、可靠性高。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种用于原子荧光低温点火原子化器的加热装置，其特征在于：包括由内至外依次设置的导热管、电加热片、保温层和保护外壳，所述电加热片由正温度系数材料制成。

所述保护外壳将所述导热管、电加热片与保温层固定住。

所述导热管的材质为铜、铝、不锈钢或钛合金。

所述导热管的长度为20～100mm，内径为3～20mm，外径为5～30mm，壁厚为1~5mm。

所述导热管的长度为20～50mm，内径为5～15mm，外径为7～19mm，壁厚为1~2mm。

所述电加热片为具有自控温加热功能的正温度系数PTC热敏电阻加热片。

所述电加热片的数量为1~4片，长度为20~200mm，宽为2~20mm，厚为1~8mm，工作电压为直流5~60V，自控温的温度为100~280℃。

所述电加热片数量为2~4片，长度为20~50mm，宽为2~10mm，厚为2~5mm，工作电压为直流12V或24V，自控温的温度为200℃。

所述保温层的材质为陶瓷纤维，所述保温层的长度为20～200mm，内径为7～46mm，外径为13～56mm，厚为3~5mm。

所述保护外壳的材质为氧化铝或氧化锆陶瓷。

本发明的有益效果在于：采用具有自控温加热特性的PTC热敏电阻加热片作为原子荧光低温点火原子化器的加热装置，解决了传统低温点火原子化器闭环温度控温系统较为复杂、热效率低的问题。

附图说明

图1为本发明的剖视结构示意图。

附图标记说明：1-导热管；2-PTC热敏电阻加热片；3-保温层；4-保护外壳。

具体实施方式

如图1所示，用于原子荧光低温点火原子化器的PTC自控温加热装置，由导热管、电加热片（优选PTC热敏电阻加热片）、保温层和保护外壳组成，所述导热管上的外侧依次包覆安装有所述PTC热敏电阻加热片、所述保温层以及所述保护外壳，并凭借陶瓷材料的所述保护外壳将所有器件固定。

所述导热管的长度为20～100mm，内径为3～20mm，外径为5～30mm，壁厚为1~5mm，材质为铜、铝、不锈钢或钛合金等导热金属。

在进一步的实施例中，所述导热管的长度为20～50mm，内径为5～15mm，外径为7～19mm，壁厚为1~2mm，材质为铜或铝。

所述电加热片为具有自控温加热功能的PTC热敏电阻加热片，数量为1~4片，长度为20~200mm，宽为2~20mm，厚为1~8mm，并连接至电源，工作电压为直流5~60V，根据热敏电阻材料的不同，自控温的温度为100~280℃。

在进一步的实施例中，所述电加热片数量为2~4片，长度为20~50mm，宽为2~10mm，厚为2~5mm，工作电压为直流12V或24V，自控温的温度为200℃。

所述保温层的材料为陶瓷纤维，长度为20～200mm，内径为7～46mm，外径为13～56mm，厚为3~5mm。保护外壳由氧化铝或氧化锆陶瓷制成。

在进一步的实施例中，所述保温层长度为20～50mm，内径为11～29mm，外径为17～39mm，壁厚为3~5mm。

所述保护外壳可由氧化铝陶瓷制成。

本发明采用PTC热敏电阻作为加热器件，利用PTC热敏电阻的自限温特性达到自动控温的目的，将原子化器加热装置的温度自动恒温在200℃，无需热电偶监测温度和闭环温度控制系统，系统结构简单，温度控制恒定，可靠性高。

以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可作出许多修改、变化或等效，但都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于原子荧光低温点火原子化器的加热装置，其特征在于：包括由内至外依次设置的导热管、电加热片、保温层和保护外壳，所述电加热片由正温度系数材料制成。

2.根据权利要求1所述的用于原子荧光低温点火原子化器的加热装置，其特征在于：所述保护外壳将所述导热管、电加热片与保温层固定住。

3.根据权利要求1所述的用于原子荧光低温点火原子化器的加热装置，其特征在于：所述导热管的材质为铜、铝、不锈钢或钛合金。

4.根据权利要求1或3所述的用于原子荧光低温点火原子化器的加热装置，其特征在于：所述导热管的长度为20～100mm，内径为3～20mm，外径为5～30mm，壁厚为1~5mm。

5.根据权利要求4所述的用于原子荧光低温点火原子化器的加热装置，其特征在于：所述导热管的长度为20～50mm，内径为5～15mm，外径为7～19mm，壁厚为1~2mm。

6.根据权利要求1所述的用于原子荧光低温点火原子化器的加热装置，其特征在于：所述电加热片为具有自控温加热功能的正温度系数PTC热敏电阻加热片。

7.根据权利要求6所述的用于原子荧光低温点火原子化器的加热装置，其特征在于：所述电加热片的数量为1~4片，长度为20~200mm，宽为2~20mm，厚为1~8mm，工作电压为直流5~60V，自控温的温度为100~280℃。

8.根据权利要求7所述的用于原子荧光低温点火原子化器的加热装置，其特征在于：所述电加热片数量为2~4片，长度为20~50mm，宽为2~10mm，厚为2~5mm，工作电压为直流12V或24V，自控温的温度为200℃。

9.根据权利要求1所述的用于原子荧光低温点火原子化器的加热装置，其特征在于：所述保温层的材质为陶瓷纤维，所述保温层的长度为20～200mm，内径为7～46mm，外径为13～56mm，厚为3~5mm。

10.根据权利要求1所述的用于原子荧光低温点火原子化器的加热装置，其特征在于：所述保护外壳的材质为氧化铝或氧化锆陶瓷。

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