CN107884372A - 用于原子荧光检测设备的入射系统及激发光源的安装支架 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于原子荧光检测设备的入射光传输系统，其包括激发光源、与所述激发光源依次间隔设置的入射光传输模块及原子化器，所述激发光源与所述入射光传输模块在同一光轴上，所述入射光传输模块将所述激发光源发出的光折射形成平行光柱，投射往所述原子化器方向，且所述入射光传输模块投射的光柱直径大于从所述原子化器出口逸出的气柱的直径。同时本发明还提供了一种激发光源的安装支架，其包括不同元素光源的定位。与相关技术相比，本发明有益效果在于，能扩大激发光源的照射范围、缩短光从激发光源到原子化器中心的间距从而加大了能源利用率，以及适用于不同的待检测元素。
Description
技术领域
本发明涉及原子荧光检测设备的光学系统，尤其涉及一种用于原子荧光检测设备的入射系统及激发光源的安装支架。
背景技术
原子荧光光谱法是通过检测气态待测元素的基态原子受光源辐射而激发出的荧光的辐射强度来定量待测分析元素含量的分析方法。该方法对待测元素有很好的灵敏度，被广泛应用于砷、锑、铋、汞、硒、碲、锡、锗、铅、锌、镉、金等数十种元素的痕量级或超痕量级分析。
现有基于原子荧光光谱法原理的检测设备主要有原子荧光光度计和形态分析仪。
公告号CN202794037U的中国实用新型专利公开了一种原子荧光光度计的光学系统。依据该专利，激发光源所发出的光经过入射光学系统后汇聚于原子化器的中心处。
公告号CN102866138A的中国发明专利公开了一种基于四象限探测器的原子荧光空心阴极灯辅助系统及方法。依据该专利，空心阴极灯发出的光线汇聚于观测点处，而观测点即原子化器的中心线和透镜光轴的交汇点。
现有仪器在激发荧光时依据的都是将激发光汇聚在含有待测元素原子的气流中心。然而待测元素原子在化学反应产生的气流中充斥于整个管路，而气流是以具有一定半径的“气柱”的形状从原子化器出口逸出的，且气柱半径随着离开原子化器出口的高度增加而增大。如果激发光汇聚在气流中心，即理想成像下汇聚成一点，则不能形成覆盖住气柱宽度的光斑，也就是说，会有一部分待测元素原子从气流经过而没有被激发光照射到。由于目前原子荧光检测设备所使用的光源的发光面均小于从原子化器出口逸出的气柱宽度，激发光在气流中心汇聚程度越高，则激发光照射到的待测元素原子越少。相应的，仪器的检出限就受到限制。此外，用于原子荧光检测设备的光源均为紫外光源，紫外光在空气中传播受空气分子影响存在能量衰减，传播距离越长，衰减越多。在现有技术的光路中，为了能让激发光更好地汇聚在气流中心，往往选择焦距较大的透镜，而这样一来就要增大光源到原子化器中心的间距，而激发光的传播距离就被拉长，相应衰减的能量就较多。
因此，为了扩大激发光的照射范围、减少因传播距离造成的激发光源能量衰减、进一步提高激发光源能量的利用率，有必要提供一种用于原子荧光检测设备的入射系统及激发光源的安装支架来解决上述问题。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种能扩大激发光的照射范围、缩短光从激发光源到原子化器中心的间距、进一步提高激发光源能量的利用率的用于原子荧光检测设备的入射系统及激发光源的安装支架。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于原子荧光检测设备的入射系统。其包括依次间隔设置的激发光源、入射光传输模块及原子化器，所述激发光源与所述入射光传输模块在同一光轴上，所述入射光传输模块将所述激发光源发出的光折射形成的平行光柱投射往所述原子化器方向，且所述入射光传输模块投射的平行光柱直径大于从所述原子化器出口逸出的气柱的直径。
优选的，所述入射光传输模块包括间隔设置的正透镜和负透镜，所述正透镜位于靠近所述激发光源一侧，所述正透镜靠近所述激发光源一面的通光口径不小于所述激发光源投射于所述正透镜表面的光束截面直径，所述负透镜靠近所述原子化器一面的通光口径大于从所述原子化器出口逸出的气柱的直径。
优选的，所述正透镜靠近所述激发光源一面的通光口径大于所述激发光源投射于所述正透镜表面的光束截面直径。
优选的，所述正透镜靠近所述激发光源一面的通光口径等于所述激发光源投射于所述正透镜表面的光束截面直径。
优选的，所述入射光传输模块仅包括正透镜，所述正透镜靠近所述原子化器一面的通光口径大于从所述原子化器出口逸出的气柱的直径。
同时本发明还提供了一种安装支架，所述安装支架对应收容权利要求1至5任一项所述的激发光源，并且所述安装支架包括不同元素的激发光源的定位。
与相关技术相比，本发明的用于原子荧光检测设备的入射系统及激发光源的安装支架有益效果在于：
1、通过本原子荧光检测设备的入射系统能以更大光斑面积照射到更多待检测的元素原子，加大激发光源能量的利用率。
2、通过本入射系统能缩短光从激发光源到原子化器中心的间距，加大激发光源能量的利用率。
3、通过安装支架能快速调整不同元素的激发光源的轴向定位。
附图说明
图1为本发明用于原子荧光检测设备的入射系统一种实施方式结构示意图；
图2为本发明激发光源与安装支架结构示意图；
图3为本发明用于原子荧光检测设备的入射系统另一种实施方式结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图描述本发明的具体实施方式。
实施例一
请参阅图1，为本发明用于原子荧光检测设备的入射系统一种实施方式结构示意图。本发明提供了一种用于原子荧光检测设备的入射系统100。其包括激发光源10、入射光传输模块30及原子化器50，所述激发光源10、所述入射光传输模块30及所述原子化器50依次间隔设置，所述激发光源10与所述入射光传输模块30在同一光轴上。所述激发光源10将光投射至所述入射光传输模块30，所述入射光传输模块30靠近所述激发光源10一侧的面积大于所述激发光源10光投射于该面的光照面积，所述入射光传输模块30将所述激发光源10发出的光折射形成平行光柱投射往所述原子化器50方向，即远离所述激发光源10方向，且所述平行光柱横截面直径大于从所述原子化器50出口逸出的气柱的直径，即所述原子化器50出口逸出的气柱均在所述平行光柱照射范围内。
所述入射光传输模块30包括正透镜31和负透镜32。所述正透镜31与所述负透镜32间隔设置，所述正透镜31位于靠近所述激发光源10一侧，所述负透镜32位于靠近所述原子化器50一侧。所述正透镜31将所述激发光源10发出的光汇聚，再由所述负透镜32对光进行发散。所述正透镜31和所述负透镜32的位置及焦距设计成使所述激发光源10的主波长的光线在从所述入射光传输模块30离开时是平行光。所述正透镜31的通光口径大于所述激发光源10在所述正透镜31前表面所投射的光截面直径。所述负透镜32的通光口径大于通过所述正透镜31投射于所述负透镜32的前表面的光截面直径，且所述负透镜32的通光口径略大于从所述原子化器50出口逸出的气柱的直径。除了上面提到的更大光斑面积照射到更多待测元素原子与缩短激发光传播距离得到更高的激发光能量以外，此实施例的优势还在于所述正透镜31与所述负透镜32的结合使得所述入射光传输模块30可以收集到更多的光。
请参阅图2，为本发明激发光源与安装支架结构示意图。本实施例中还提供了一种用于所述激发光源10使用的安装支架70。所述激发光源10收容于所述安装支架70中。由前述描述及基本光学原理可知，距离、尺寸设定好的入所述射光传输模块30仅能使得所述激发光源10的主波长的光线在从所述入射光传输模块30离开时是平行光。而来自同一所述激发光源10的其它波长的光线在从所述入射光传输模块30离开时不是平行光。由于所述激发光源10发出的、能够激发同种原子产生荧光的光波长往往集中在一定波段内，且主波长激发产生的荧光最强，其它波长激发产生的荧光相对弱，因此对同一所述激发光源10而言，除主波长外的其它波长的光传播到所述原子化器50，所形成的光斑也会与主波长光的光斑同心且直径大小在主波长光斑直径左右，不造成过多能量损失。但当所述激发光源10变更为另一种元素的激发光源10’时，主波长发生改变，在同样位置使用同样的所述入射光传输模块30就不能使所述激发光源10’的主波长光形成平行光柱。但是，通过沿光轴方向移动所述激发光源10’，就可以重新使主波长光形成平行光柱。由于每种元素的所述激发光源10的主波长是一定的，可以预先根据各主波长计算所述激发光源10在光轴上的位置，并由此做出有多个安装卡位的安装支架70。所述安装支架70通过设置的凹槽71来实现对所述激发光源10的轴向定位，从而很便捷地实现使不同元素的所述激发光源10的主波长光在从所述入射光传输模块30离开时均为平行光。
本实施例中，所述入射光传输模块30靠近所述激发光源10一侧的面积大于所述激发光源10发出的光投射于该面的光照面积。当然，其设置方式不限于此。所述入射光传输模块30靠近所述激发光源10一侧的面积可等于所述激发光源10发出的光投射于该面的光照面积。
本实施例中，所述入射光传输模块30投射往所述原子化器50的平行光横截面直径大于从所述原子化器50出口逸出的气柱的直径。当然，其设置方式不限于此。所述入射光传输模块30投射往所述原子化器50的平行光横截面直径可等于从所述原子化器50出口逸出的气柱的直径。
本实施例中，所述安装支架70通过设置凹槽71来实现对所述激发光源10的轴向定位。当然，其设置方式不限于此。光源安装支架70可以通过包括但不限于刻线、突起、孔及销等定位手段来定位不同元素的所述激发光源10的轴向安装位。
实施例二
请参阅图3，为本发明用于原子荧光检测设备的入射系统另一种实施方式结构示意图。本发明提供了一种用于原子荧光检测设备的入射系统200。所述入射系统200与实施例一的不同点在于本实施例中入射光传输模块40仅包括正透镜41。所述正透镜41将激发光源10发出的光汇聚。所述正透镜41的位置及焦距设计成使得激发光源10的主波长的光线在从入射光传输模块40离开时是平行光。所述正透镜41靠近所述激发光源20一侧的面积大于所述激发光源20光投射于该面的光照面积，所述正透镜41的通光口径大于从原子化器60出口逸出的气柱的直径。由于常见的原子荧光检测设备的光源，即空心阴极灯，在灯端面的所述激发光源20半径已经大于从所述原子化器60出口逸出的气柱的直径，仅采用一个所述正透镜41来对所述激发光源20进行准直时，可能会出现所述正透镜41的通光口径小于激发光源20在所述正透镜41前表面所投射的光束截面直径，或者所述正透镜41的通光口径超过从所述原子化器60出口逸出的气柱的直径过多的情况，造成所述激发光源20能量的利用率下降，甚至带来多余杂散光。考虑到光束横截面直径超过从所述原子化器60出口逸出的气柱的直径过多的光会在系统中形成更多杂散光，优选的，所述正透镜41的通光口径仅略大于从所述原子化器60出口逸出的气柱的直径，如前所述。尽管此实施例可能由于所述正透镜41的通光口径小于所述激发光源20在所述正透镜40前表面所投射的光束截面直径而造成激发光能量的利用率下降，上面提到的更大光斑面积照射到更多待测元素原子的优势依然存在，且能够进一步缩短激发光传播距离得到更高的激发光能量，同时，此实施例的优势还在于使得入射光传输模块40结构简单、成本低。
实施例一中，所述入射光传输模块30包括正透镜31和负透镜32。实施例二中，所述入射光传输模块40仅包括正透镜41。当然，所述入射光传输模块设置方式不限于此。所述入射光传输模块可由两个正透镜和两个负透镜组成，甚至可由三个正透镜和三个负透镜组成，总之经由透镜将所述激发光源投射的光折射成平行光均在本发明保护范围内。
与相关技术相比，本发明的用于原子荧光检测设备的入射系统及激发光源的安装支架有益效果在于：
1、通过本原子荧光检测设备的入射系统能以更大光斑面积照射到更多待检测的元素原子，加大激发光源能量的利用率。
2、通过本入射系统能缩短光从激发光源到原子化器中心的间距，加大激发光源能量的利用率。
3、通过安装支架能快速调整不同元素的激发光源的轴向定位。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (6)
1.一种用于原子荧光检测设备的入射光传输系统，其特征在于：包括依次间隔设置的激发光源、入射光传输模块及原子化器，其中：
所述激发光源与所述入射光传输模块在同一光轴上，所述入射光传输模块将所述激发光源发出的光折射形成的平行光柱投射往所述原子化器方向，且所述入射光传输模块投射的平行光柱直径大于从所述原子化器出口逸出的气柱的直径。
2.根据权利要求1所述的用于原子荧光检测设备的入射光传输系统，其特征在于：所述入射光传输模块包括间隔设置的正透镜和负透镜，所述正透镜位于靠近所述激发光源一侧，所述正透镜靠近所述激发光源一面的通光口径不小于所述激发光源投射于所述正透镜表面的光束截面直径，所述负透镜靠近所述原子化器一面的通光口径大于从所述原子化器出口逸出的气柱的直径。
3.根据权利要求2所述的用于原子荧光检测设备的入射光传输系统，其特征在于：所述正透镜靠近所述激发光源一面的通光口径大于所述激发光源投射于所述正透镜表面的光束截面直径。
4.根据权利要求2所述的用于原子荧光检测设备的入射光传输系统，其特征在于：所述正透镜靠近所述激发光源一面的通光口径等于所述激发光源投射于所述正透镜表面的光束截面直径。
5.根据权利要求1所述的用于原子荧光检测设备的入射光传输系统，其特征在于：所述入射光传输模块仅包括正透镜，所述正透镜靠近所述原子化器一面的通光口径大于从所述原子化器出口逸出的气柱的直径。
6.一种激发光源的安装支架，其特征在于：所述安装支架对应收容权利要求1至5任一项所述的激发光源，并且所述安装支架包括不同元素的激发光源的定位。
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