CN104849213A - 光源以及光学测量系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种光源以及光学测量系统。该光源包括：超高压汞灯；透射型氘灯，被配置成允许来自超高压汞灯的光透射通过透射型氘灯；以及光收集器，被配置成引导来自超高压汞灯的光透射通过透射型氘灯。
Description
技术领域
本申请涉及一种光源以及使用该光源的光学测量系统。
背景技术
众所周知，光源广泛应用于生产生活的各个领域。连续光谱光源是一种常用光源，可以应用于各种光学测量系统中。
原子吸收光谱仪（AAS）是一种重要的光学测量系统，利用元素的特征谱线来进行元素测定。原子吸收光谱仪对光源的要求非常苛刻，要求光源不仅具有较宽的发射光谱而且在所需的光谱范围内还要具有较高的发射功率。业界已经开发了多种用于原子吸收光谱仪的光源。然而，它们存在很多缺点，例如造价高、效率低、寿命短、或发射光谱窄等等。因此，对光源的开发尤显重要。
近年来，业界已经提出多种光源技术，但是仍然难以满足实际需求，尤其是对原子吸收光谱仪而言。因此，非常需要一种高性能、低成本、长寿命的光源。
发明内容
本申请公开一种光源，包括：超高压汞灯；透射型氘灯，被配置成允许来自超高压汞灯的光透射通过透射型氘灯；以及光收集器，被配置成引导来自超高压汞灯的光透射通过透射型氘灯。
本申请还公开一种光学测量系统，包括：样品池，用于容纳待测量样品；光源，被配置成向所述样品池发射光以对样品进行照射；以及分析器，被配置成接收来自样品池的光并进行分析。其中，光源可以包括：超高压汞灯；透射型氘灯，被配置成允许来自超高压汞灯的光透射通过透射型氘灯；以及光收集器，被配置成引导来自超高压汞灯的光透射通过透射型氘灯。
发明内容部分仅仅提供对本申请内容的概述，下文中参照附图对具体实施例进行详细描述。
附图说明
图1示出根据本申请实施例的示例性光源的示意图；
图2示出根据本申请实施例的另一示例性光源的示意图；
图3示出根据本申请实施例的光学测量系统的示意图。
具体实施方式
在下文中，参照附图，对本申请的具体实施例进行详细描述。
图1示出根据本申请实施例的示例性光源100的示意图。如图所示，光源100可以包括氘灯101、超高压汞灯102以及光收集器103。氘灯101采用透射型设计，以便允许来自外界光源的光透射通过氘灯。氘灯的内部构造可以采用本领域中的常规设计，并且氘灯包括用于透射外界光源所发射的光的开孔或透光窗口，如图所示。在一个实施例中，氘灯可以被配置成具有至少190-360nm波长范围的发光光谱。
如图1所示，超高压汞灯102也可以采用本领域中的常规设计。在一个实施例中，超高压汞灯102的发射波长包括350-700nm波长范围。研究发现，随着汞压强增大，超高压汞灯102的发射光谱峰值波长处的发射功率降低，而峰值波长之间的波长处的发射功率升高。在一个实施例中，超高压汞灯102的汞压强在120bar以上。在一个实施例中，超高压汞灯102的汞压强可以在200bar以上。在另一实施例中，超高压汞灯102的汞压强可以在256bar以上。在又一实施例中，超高压汞灯102的汞压强可以在290bar以上。
如图1所示，光收集器103用于收集由超高压汞灯102发射的光。在本实施例中，光收集器103是椭球面镜，用于将超高压汞灯102发射的光反射通过透射型氘灯101。在优选实施例中，在光反射过程中，来自超高压汞灯102的光的光谱范围和光功率基本上没有损失。可以根据实际情况来选择或调节椭球面镜的形状和光学参数，以便更高效地收集光。当然，光收集器103也可以采用其它结构和配置，诸如透镜（如下所述）、反射镜（诸如所示的椭球面镜或其他形状的反射镜）与透镜的组合或者其它光学元件和组合。
在一个实施例中，光收集器103将超高压汞灯102发射的光反射通过透射型氘灯102的开孔或透光窗口。在优选实施例中，光收集器103将来自超高压汞灯102的光会聚到氘灯102的发光中心。这样，来自超高压汞灯102的光与来自氘灯102的光在氘灯的发光中心汇合，并向外发射，如同单一光源一样发光。这样的配置能够提高光源100的发光效率，而且有利于将其集成到各种系统中。
图2示出根据本申请实施例的另一示例性光源200的示意图。光源200也包括透射型氘灯201、超高压汞灯202和光收集器203。与图1所示的结构不同，光收集器203是用于收集来自超高压汞灯202的透镜203。透镜203的具体参数可以根据实际情况进行选择。透镜203对超高压汞灯202发射的光进行收集并使其通过透射型氘灯201。在一个实施例中，透镜203将来自超高压汞灯202的光会聚到透射型氘灯201的发光中心，与氘灯201的光汇合，并且一同发射。
本领域技术人员可以理解，光收集器可以采用各种配置，并不限于图1所示的椭球面镜103和图2所示的透镜203。例如，在一个实施例中，光收集器可以包括椭球面镜或其它形状的反射镜和透镜的组合。在另一实施例中，光收集器可以包括透镜组。光收集器还可以采用能够实现光收集作用的其它光学元件或光学元件的组合。
图3示出根据本申请实施例的光学测量系统300的示意图。光学测量系统300可以包括光源301、样品池302和分析器303。光源301可以是根据本申请实施例的光源，诸如图1所示的光源100或图2所示的光源200。
如图3所示，光源301发射的光被引导到样品池302。样品池302用于制备并容纳待测的样品。来自光源301的光对样品池中的样品进行照射。
分析器303接收通过样品池302中的样品的光，并对所接收的光进行分析。
此外，光学测量系统300还可以包括未示出的其它部件，诸如用于引导光路的光学元件、对各个部件进行控制的控制器、以及其它辅助部件。
在一些实施例中，光学测量系统300可以是原子吸收光谱仪。在这些实施例中，样品池302可以包括各种用于制备和容纳待测样品的原子化器。在一个实施例中，样品池302可以包括火焰原子化器或石墨炉原子化器。在另一实施例中，样品池302可以包括钨丝化原子化器。此外，分析器303可以包括通过光谱分析确定样品的成分的光谱仪。
通过统计分析，发现190-600nm的波长范围可以覆盖约98％的原子特征吸收谱线。对于原子吸收光谱测量而言，这一波长范围非常重要。因此，原子吸收光谱仪一般要求其光源能够在190-600nm的波长范围上发光，且发光强度能够达到测量要求。但是，单一光源很难满足如此条件。目前已经开发的能够满足要求的单一光源不仅造价昂贵，而且寿命较短，诸如NARVA-GLE公司的XBO301光源。
本申请通过将氘灯和超高压汞灯进行组合来形成组合光源。氘灯的发射光谱包括190-360nm的波长范围，超高压汞灯的发射光谱包括350-700nm的波长范围，而且氘灯和超高压汞灯均能在各自的发射光谱上高效发光，提供较高的发射功率。因此，根据本申请实施例的光源可以在190-700nm的波长范围上高效、稳定地发光，完全覆盖190-600nm的所需波长范围。
另外，氘灯和超高压汞灯的组合可以配置成直线型排列，如图1、2所示。这样的排列可以使光源器件紧凑化、小型化，有利于提高器件的便携性和可集成性。此外，氘灯和超高压汞灯都属于低成本、长寿命的光源，从而能够有效降低组合器件的成本。
因此，本申请能够提供高性能、低成本、长寿命的光源，并且该光源适用于光学测量系统，尤其是原子吸收光谱仪。
以上参照附图，描述了多个具体实施例，但是对具体实施例的描述是说明性的，并非对本申请的限制。在以上描述中，“一个方面”、“实施例”、“一个实施例”、“一些实施例”仅仅是为了方便说明，并不一定指代相同的方面或实施例，而是可以指代相同或不同的一个或多个方面或实施例。本申请的保护范围由所附权利要求书限定，旨在涵盖在不背离本申请的原理和精神的情况下做出的各种组合、替换、修改和等效方案。
Claims (13)
1.一种光源，包括：
超高压汞灯；
透射型氘灯，被配置成允许来自所述超高压汞灯的光透射通过所述透射型氘灯；以及
光收集器，被配置成引导来自所述超高压汞灯的光透射通过所述透射型氘灯。
2.权利要求1所述的光源，其特征在于，所述透射型氘灯包括用于透射光的开孔或透光窗口。
3.如权利要求1所述的光源，其特征在于，所述光收集器将来自所述超高压汞灯的光会聚到所述透射型氘灯的发光中心。
4.如权利要求1所述的光源，其特征在于，所述光收集器包括透镜、椭球面镜、透镜与反射镜的组合、透镜组中的至少一个。
5.如权利要求1所述的光源，其特征在于，所述超高压汞灯的发射光谱包括350-700nm的波长范围，且所述透射型氘灯的发射光谱包括190-360nm的波长范围。
6.一种光学测量系统，包括：
样品池，用于容纳待测量样品；
光源，被配置成向所述样品池发射光以对样品进行照射，所述光源包括：
超高压汞灯；
透射型氘灯，被配置成允许来自所述超高压汞灯的光透射通过所述透射型氘灯；
光收集器，被配置成引导来自所述超高压汞灯的光透射通过所述透射型氘灯；以及
分析器，被配置成接收来自样品池的光并进行分析。
7.如权利要求6所述的光学测量系统，其特征在于，所述透射型氘灯包括用于透射光的开孔或透光窗口。
8.如权利要求6所述的光学测量系统，其特征在于，所述光收集器将来自所述超高压汞灯的光会聚到所述透射型氘灯的发光中心。
9.如权利要求6所述的光学测量系统，其特征在于，所述光收集器包括透镜、椭球面镜、透镜与反射镜的组合、透镜组中的至少一个。
10.如权利要求6所述的光学测量系统，其特征在于，所述超高压汞灯的发射光谱包括350-700nm的波长范围，且所述透射型氘灯的发射光谱包括190-360nm的波长范围。
11.如权利要求6所述的光学测量系统，其特征在于，所述光学测量系统是原子吸收光谱仪，所述样品池是原子化器。
12.如权利要求11所述的光学测量系统，其特征在于，所述原子化器是火焰原子化器、石墨炉原子化器或钨丝化原子化器。
13.如权利要求11所述的光学测量系统，其特征在于，所述分析器包括对所接收的光进行光谱分析以确定所述样品成分的光谱仪。
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