CN106153590A - 原子荧光光度计及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种原子荧光光度计及其工作方法，所述原子荧光光度计包括光路系统、原子化器及分析系统；所述光路系统包括：M个激发光源，M≥2，且M∈Z，所述M个光源的出射光的特征谱线分别对应于待测元素；合束模块，所述合束模块用于将M束出射光合在一起，并传输到所述原子化器的火焰中；探测器，所述探测器将与传输到火焰中的出射光间的夹角为锐角或直角的荧光转换为电信号，并传送到所述分析系统。本发明具有检测元素多、结构简单、成本低等优点。

Description

原子荧光光度计及其工作方法

技术领域

本发明涉及荧光光谱，特别涉及原子荧光光度计及其工作方法。

背景技术

原子荧光光度计的工作原理为：利用硼氢化钾或硼氢化钠作为还原剂，将样品溶液中的待分析元素还原为挥发性共价气态氢化物(或原子蒸汽)，然后借助载气将其导入原子化器，在氩-氢火焰中原子化而形成基态原子。待测元素的激发光源(一般为空芯阴极灯)发射的特征谱线经聚焦照射火焰，激发其中待测元素的原子产生荧光。光电倍增管接收荧光并转换为电信号，经积分放大等处理，由数据处理系统得到与样品中元素浓度成正比测量结果。

当样品溶液中含有两种或以上的待测元素时，原子荧光光度计采用多通道测量模式，采用与通道数目(即样品溶液中待测元素的数目)相同的激发光源高频分时照射火焰，并使光电倍增管按与光源相应的频率分别读取各通道信号值。多通道光路形式一般是在水平面上采用光路旋转平铺的方式来实现的，多个通道的激发光按一定角度(如45度、45度、90度、--90度、135度、-135度)入射火焰，然后在0度位置接收荧光，所有通道的激发光和最终接收的荧光都在经过火焰中心的横切面上。平铺方式有以下几个缺点：

1.由于荧光的强度与荧光接收角度有关，几个通道接收角度的不一致导致各通道一致性较差，且偏离90度接收荧光的通道荧光效率急剧降低；

2.由于大于90度接收荧光时(如+135度和-135度)，荧光会受透射光的严重干扰，因此为保证杂光较小，一般采用90度内接收荧光；由于空间限制，90度内能放置的通道数量一般不超过4个；

3.由于空心阴极灯漂移较大，特别是汞灯，信号的漂移极大地影响了仪器的稳定性和检出限；

4.多通道荧光光度计的灯为平铺散开方式，需要从上开门更换灯，更换麻烦。

发明内容

为了解决上述现有技术方案中的不足，本发明提供了一种检测效率高、运行稳定、通道间干扰少的原子荧光光度计。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种原子荧光光度计，所述原子荧光光度计包括光路系统、原子化器及分析系统；所述光路系统包括：

M个激发光源，M≥2，且M∈Z，所述M个光源的出射光的特征谱线分别对应于待测元素；

合束模块，所述合束模块用于将M束出射光合在一起，并传输到所述原子化器的火焰中；

探测器，所述探测器将与传输到火焰中的出射光间的夹角为锐角或直角的荧光转换为电信号，并传送到所述分析系统。

根据上述的原子荧光光度计，优选地，所述合束模块包括：

M组传输介质，每一激发光源的出射光被耦合进每一组传输介质的输入端，所述M组传输介质的输出端被合束，合束后的传输介质的输出光照射到所述火焰中。

根据上述的原子荧光光度计，优选地，每一组传输介质的输入端排列为圆形，合束后的传输介质的输出端排列成的形状的宽度小于火焰的直径。

根据上述的原子荧光光度计，优选地，合束后的传输介质分出参比光输出端；所述参比光输出端的传输介质的排列形状与所述探测器的接收面匹配。

根据上述的原子荧光光度计，优选地，所述探测器的接收面的法线与传输到火焰中的出射光间的夹角为锐角或直角。

根据上述的原子荧光光度计，优选地，所述合束模块包括：

(M-1)个透反镜，所述(M-1)个透反镜中的至少部分被依次设置在第i个激发光源的出射光光路上；

(M-1)个反射镜，所述反射镜用于将其它激发光源的出射光反射到透反镜上，处于第i个激发光源的出射光光路上的透反镜上的反射光方向与所述第i个激发光源的出射光方向相同。

根据上述的原子荧光光度计，优选地，至少二个激发光源的出射光通过反射镜、透反镜先被合束，再被反射镜反射到处于第i个激发光源的出射光光路上的透反镜上。

根据上述的原子荧光光度计，可选地，所述合束模块进一步包括：

另设的透反镜，该透反镜设置合束后的出射光光路上。

根据上述的原子荧光光度计，可选地，所述光路系统进一步包括：

切换模块，所述切换模块用于将所述出射光选择性地传输到所述火焰中。

本发明还提供了应用上述原子荧光光度计的工作方法。该发明目的是通过以下技术方案实现的：

根据上述的原子荧光光度计的工作方法，所述工作方法包括以下步骤：

(A1)激发光源发出的出射光照射到火焰中；

(A2)待测元素在火焰中形成基态原子，基态原子吸收所述出射光被激发，并释放出荧光；

(A3)探测器接收所述荧光，经分析后获知样品中待测元素的含量。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：

1.所有通道的荧光接收方向与入射到火焰的激发光的夹角为直角(或锐角)，该方向荧光最强，受激发光的透射光的杂光影响最低；

2.可实现4个或以上的通道同时测试，满足客户高效率测试的需求；

3.所有通道都是并行的通道，能保证通道一致性好，通道之间的干扰小；

4.每个通道都有参比信号采集用于扣除漂移，极大提高仪器稳定性和检出限，同时也大大缩短仪器所需要的预热时间；

5.所有通道的激发光源均安装都在仪器的面板上，结构设计简单，更换方便。

附图说明

参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于举例说明本发明的技术方案，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：

图1是根据本发明实施例1的光路系统的结构简图；

图2是根据本发明实施例2的光路系统的结构简图。

具体实施方式

图1-2和以下说明描述了本发明的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本发明。为了教导本发明技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将在本发明的范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本发明的多个变型。由此，本发明并不局限于下述可选实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。

实施例1：

本发明实施例的原子荧光光度计，所述原子荧光光度计包括：

进样系统、原子化器、分析系统，这些都是本领域的现有技术，在此不再赘述；

图1示意性地给出了本发明实施例的光路系统的结构简图，如图1所示，所述光路系统包括：

M个激发光源1-4，如空心阴极灯，M≥2，且M∈Z，所述M个光源的出射光的特征谱线分别对应于待测元素；

合束模块，所述合束模块用于将M束出射光合在一起，并传输到所述原子化器的火焰中；具体包括：M组传输介质9-12，如光纤束，每一激发光源的出射光通过透镜5-8后被耦合进每一组传输介质的输入端，所述M组传输介质的输出端被合束13，合束后的传输介质14的输出光通过透镜15后照射到所述火焰中，合束后的传输介质还分出参比光输出端19；每一组传输介质的输入端排列为圆形，合束后的传输介质的输出端排列成的形状的宽度小于火焰16的直径；所述参比光输出端的传输介质的排列形状与所述探测器的接收面匹配；

探测器22，如光电倍增管，仅有的一个探测器将与传输到火焰中的出射光间的夹角为锐角或直角的荧光转换为电信号：探测器的接收面的法线与传输到火焰中的出射光间的夹角为锐角或直角，并传送到所述分析系统；

反射镜21，该反射镜可移动地设置在荧光光路上，所述参比光输出端输出的参比光经透镜20后被所述反射镜反射，反射光被所述探测器接收；

切换模块，所述切换模块用于控制激光光源的开启与否，从而使激光光源的出射光选择性地射入原子化器的火焰中。

本发明实施例的上述原子荧光光度计的工作方法，所述工作方法包括以下步骤：

(A1)通过切换，激发光源发出的出射光分时地照射到火焰中；

(A2)待测元素在火焰中形成基态原子，基态原子吸收所述出射光被激发，并释放出荧光；

(A3)移入所述反射镜，参比光被反射镜反射，之后被探测器接收，从而用于参比对照，以纠正漂移；

移开所述反射镜，探测器接收所述荧光，经分析后获知样品中待测元素的含量。

实施例2：

本发明实施例的原子荧光光度计及其工作方法，与实施例1不同的是：

如图2所示，合束模块包括：

(M-1)个透反镜31、38、39，所述(M-1)个透反镜中的至少部分被依次设置在第i个激发光源的出射光光路上；

(M-1)个反射镜35-37，所述反射镜用于将其它激发光源的出射光反射到透反镜上，处于第i个激发光源的出射光光路上的透反镜上的反射光方向与所述第i个激发光源的出射光方向相同；

至少二个激发光源的出射光通过反射镜35、透反镜38先被合束，再被反射镜36反射到处于第i个激发光源的出射光光路上的透反镜上；

另设的透反镜33，该透反镜设置在合束后的出射光光路上，从而分出参比光；

探测器，如光电倍增管，所述探测器的接收面的法线与传输到火焰中的出射光间的夹角为直角，探测器的输出端连接所述分析系统；

另设的反射镜，该反射镜可移动地设置在荧光光路上，所述参比光被该反射镜反射，反射光被所述探测器接收；

切换模块，所述切换模块用于控制激光光源的开启与否，从而使激光光源的出射光选择性地射入原子化器的火焰中。

实施例3：

本发明实施例的原子荧光光度计，与实施例1不同的是：

反射镜替换为透反镜、挡体(或斩波器)，所述透反镜固定在所述荧光光路上，参比光被透反镜反射后入射到探测器上，荧光透过所述透反镜被探测器接收；挡体可移动地设置在参比光光路上。

当挡体移开时，探测器同时采集火焰中心过来的样品荧光和参比光；当挡体挡光时，只采集样品荧光，通过软件处理可以获得样品荧光和参比光信息，通过软件处理用参比光对样品荧光进行扣漂移处理。

实施例4：

本发明实施例的原子荧光光度计，与实施例1不同的是：

使用二个探测器，一个用于接收荧光，另一个用于接收参比光输出端输出的参比光(无需反射到仅有的一个接收荧光的探测器的反射镜)，输出的电信号送分析系统。

实施例5：

本发明实施例的原子荧光光度计，与实施例2不同的是：

所述的(M-1)个透反镜均设置在第i个激发光源的出射光光路上，其它的激发光源发出的出射光被反射镜反射到透反镜上，从而实现合束。

本发明实施例的上述原子荧光光度计的工作方法，所述工作方法包括以下步骤：

(A1)激发光源发出的出射光同时(无需切换)照射到火焰中；

(A2)待测元素在火焰中形成基态原子，基态原子吸收所述出射光被激发，并释放出荧光；

(A3)移入所述反射镜，参比光被反射镜反射，之后被探测器接收，从而用于参比对照，以纠正漂移；

移开所述反射镜，探测器接收所述荧光，经分析后获知样品中待测元素的含量。

实施例6：

本发明实施例的原子荧光光度计及其工作方法，与实施例1不同的是：

切换模块不再控制激发光源的开启与否，而是在每一激发光源的出光光路上设置可移动挡体，当需要该激发光源的出射光、参比光时，将挡体置于其它激发光源的出光光路上以挡光，从而使激发光源的出射光选择性地照射到火焰中。

Claims (10)

1.一种原子荧光光度计，所述原子荧光光度计包括光路系统、原子化器及分析系统；其特征在于：所述光路系统包括：

M个激发光源，M≥2，且M∈Z，所述M个光源的出射光的特征谱线分别对应于待测元素；

合束模块，所述合束模块用于将M束出射光合在一起，并传输到所述原子化器的火焰中；

探测器，所述探测器将与传输到火焰中的出射光间的夹角为锐角或直角的荧光转换为电信号，并传送到所述分析系统。

2.根据权利要求1所述的原子荧光光度计，其特征在于：所述合束模块包括：

M组传输介质，每一激发光源的出射光被耦合进每一组传输介质的输入端，所述M组传输介质的输出端被合束，合束后的传输介质的输出光照射到所述火焰中。

3.根据权利要求2所述的原子荧光光度计，其特征在于：每一组传输介质的输入端排列为圆形，合束后的传输介质的输出端排列成的形状的宽度小于火焰的直径。

4.根据权利要求2所述的原子荧光光度计，其特征在于：合束后的传输介质分出参比光输出端；所述参比光输出端的传输介质的排列形状与所述探测器的接收面匹配。

5.根据权利要求1所述的原子荧光光度计，其特征在于：所述探测器的接收面的法线与传输到火焰中的出射光间的夹角为锐角或直角。

6.根据权利要求1所述的原子荧光光度计，其特征在于：所述合束模块包括：

(M-1)个透反镜，所述(M-1)个透反镜中的至少部分被依次设置在第i个激发光源的出射光光路上；

(M-1)个反射镜，所述反射镜用于将其它激发光源的出射光反射到透反镜上，处于第i个激发光源的出射光光路上的透反镜上的反射光方向与所述第i个激发光源的出射光方向相同。

7.根据权利要求6所述的原子荧光光度计，其特征在于：至少二个激发光源的出射光通过反射镜、透反镜先被合束，再被反射镜反射到处于第i个激发光源的出射光光路上的透反镜上。

8.根据权利要求6所述的原子荧光光度计，其特征在于：所述合束模块进一步包括：

另设的透反镜，该透反镜设置合束后的出射光光路上。

9.根据权利要求1所述的原子荧光光度计，其特征在于：所述光路系统进一步包括：

切换模块，所述切换模块用于将所述出射光选择性地传输到所述火焰中。

10.根据权利要求1-9任一所述的原子荧光光度计的工作方法，所述工作方法包括以下步骤：

(A1)激发光源发出的出射光照射到火焰中；

(A2)待测元素在火焰中形成基态原子，基态原子吸收所述出射光被激发，并释放出荧光；

(A3)探测器接收所述荧光，经分析后获知样品中待测元素的含量。