CN108731809A - 原子吸收光谱仪及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了原子吸收光谱仪及系统，涉及光学检验仪器技术领域。本发明提供的原子吸收光谱仪包括机架、光源、原子化器、单色器及检测器，光源、原子化器、单色器及检测器均设置在机架上，光源发出的光线依次经过原子化器、单色器及检测器；原子化器设置有进光口，自动调节装置包括检测模块、控制模块和调节模块，控制模块用于调整进光口的位置，进而使光线射入进光口。单色器设置有第一狭缝和第二狭缝，光线通过第一狭缝进入单色器并通过第二狭缝射出单色器并进入检测器。本发明提供的原子吸收光谱仪及系统具有结构简单和操作方便的特点，能够保证良好的检测效果，并且提高检测效率，减少人力投入。

Description

原子吸收光谱仪及系统

技术领域

本发明涉及光学检验仪器技术领域，具体而言，涉及原子吸收光谱仪及系统。

背景技术

原子吸收是指呈气态的原子对由同类原子辐射出的特征谱线所具有的吸收现象。当辐射投射到原子蒸气上时，如果辐射波长相应的能量等于原子由基态跃迁到激发态所需要的能量时，则会引起原子对辐射的吸收，产生吸收光谱。基态原子吸收了能量，最外层的电子产生跃迁，从低能态跃迁到激发态。原子吸收光谱根据郎伯-比尔定律来确定样品中化合物的含量。已知所需样品元素的吸收光谱和摩尔吸光度，以及每种元素都将优先吸收特定波长的光，因为每种元素需要消耗一定的能量使其从基态变成激发态。检测过程中，基态原子吸收特征辐射，通过测定基态原子对特征辐射的吸收程度，从而测量待测元素含量。

现有的原子吸收光谱仪在使用时为了将光线射入原子化器，需要操作人员手动地调整原子化器的位置，进而导致检测效率降低和人力投入增加。

发明内容

本发明的目的在于提供一种原子吸收光谱仪，其具有结构简单和操作方便的特点，能够保证良好的检测效果，并且提高检测效率，减少人力投入。

本发明提供一种关于原子吸收光谱仪的技术方案：

一种原子吸收光谱仪，包括机架、光源、原子化器、单色器及检测器，所述机架包括支撑架和平台，所述支撑架与所述平台固定连接，所述光源、所述原子化器、所述单色器及所述检测器均设置在所述平台上，所述光源发出的光线依次经过所述原子化器、所述单色器及所述检测器；所述原子化器设置有进光口，所述自动调节装置包括检测模块、控制模块和调节模块，所述调节模块和所述检测模块分别与所述控制模块电连接，所述原子化器通过所述调节模块安装于所述平台上，所述检测模块设置于所述原子化器上并用于检测所述光源发出的所述光线的位置信息，所述检测模块还用于将所述位置信息传输至所述控制模块，所述控制模块用于将所述位置信息与预设位置对比，并用于根据所述位置信息与所述预设位置的对比结果控制所述调节模块，以调整所述进光口的位置，进而使所述光线射入所述进光口；所述单色器设置有第一狭缝和第二狭缝，所述光线通过所述第一狭缝进入所述单色器并通过所述第二狭缝射出所述单色器并进入所述检测器。

进一步地，所述调节模块包括基座、第一调节件和第二调节件，所述第一调节件和所述第二调节件均与所述控制模块电连接，所述基座设置于所述平台上，所述第一调节件可滑动地安装于所述基座上并能够相对所述基座沿第一方向运动，所述第二调节件可滑动地安装于所述第二调节件上并能够相对所述基座沿第二方向运动，所述原子化器安装于所述第二调节件上。

进一步地，所述单色器包括壳体、准直镜、光栅及聚焦物镜，所述壳体设置于所述机架上，所述第一狭缝和所述第二狭缝设置于所述壳体上，所述准直镜、所述光栅及所述聚焦物镜设置于所述壳体内，所述光线依次所述第一狭缝、所述准直镜、所述光栅、所述聚焦物镜并由所述第二狭缝射出。

进一步地，所述光栅可转动地安装于所述壳体内。

进一步地，所述光栅包括本体和转动连接件，所述本体安装于所述转动连接件上，所述壳体设置有与所述转动连接件转动连接的安装部，所述本体用于与所述光线配合。

进一步地，所述转动连接件包括连接部和转动部，所述连接部与所述本体可拆卸地连接，所述转动部与所述安装部转动连接。

进一步地，所述原子吸收光谱仪还包括反射镜，所述反射镜设置于所述机架上，所述反射镜位于所述原子化器和所述第一狭缝之间。

进一步地，所述光源包括元素灯和氘灯，所述光线由所述元素灯和所述氘灯同时提供。

进一步地，所述光源还包括半透半反射镜，所述半透半反射镜设置于所述氘灯和所述元素灯之间，所述元素灯发出的光透过所述半透半反射镜，所述氘灯发出的光通过所述半透半反射镜发射并与所述透过所述半透半反射镜的光汇合成所述光线。

进一步地，所述半透半反射镜可转动地设置于所述机架上，以使所述元素灯发出的光选择性地通过所述半透半反射镜。

本发明的另一目的在于提供一种原子吸收光谱系统，具有结构简单和操作方便的特点，能够保证良好的检测效果，并且提高检测效率，减少人力投入。

本发明还提供一种关于原子吸收光谱系统的技术方案：

一种原子吸收光谱系统，包括原子吸收光谱仪。原子吸收光谱仪包括机架、光源、原子化器、单色器及检测器，所述光源、所述原子化器、所述单色器及所述检测器均设置在所述机架上，所述光源发出的光线依次经过所述原子化器、所述单色器及所述检测器；所述单色器设置有第一狭缝和第二狭缝，所述光线通过所述第一狭缝进入所述单色器并通过所述第二狭缝射出所述单色器并进入所述检测器。

相比现有技术，本发明提供的原子吸收光谱仪及系统的有益效果是：检测模块检测光源发出的光线，并根据光线的位置信息自动地调整原子化器的进光口，以使光线进入原子化器；并由第一狭缝进入到单色器中，经过单色器处理后的光线通过第二狭缝从单色器中射出并进入到检测器中进行检测。第一狭缝和第二狭缝具有衍射功能，在设置时，第一狭缝作为入射狭缝，第二狭缝作为出射狭缝；第一狭缝设置于准直镜的焦平面上，经过第一狭缝衍射后射出的光线照射到准直镜上，经过准直镜反射后成为平行光射出。从准直镜来的平行光照射到光栅上，经过光栅分光后所需波长的光被投射到聚焦物镜上。光线在经过光栅分光前是复合光，经过光栅分光后就成为向不同方向射出的平行单色光。待检测波长的平行单色光经聚焦物镜反射到第二狭缝上，经过第二狭缝射出后，进入检测器(光电倍增管)。分光器的作用是选择待测元素的共振线光束进入检测器(由于光源发出的光线不只是待测元素的吸收线，而是包含有其他杂波的负荷光线，所以经过分光器才能够得到特定的待测光线)。检测器输出的电信号经采样保持电路送至工作站上的信号采集卡中，经采集卡数字化后，交由程序处理，进而完成一次检测。第一狭缝和第二狭缝的设置能够保证检测的效果，也能够减小单色器和整个设备的占地面积。本发明提供的原子吸收光谱仪及系统具有结构简单和操作方便的特点，能够保证良好的检测效果，并且提高检测效率，减少人力投入。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明的实施例提供的原子吸收光谱仪的结构示意图；

图2为本发明的实施例提供的自动调节装置的结构框图；

图3为本发明的实施例提供的原子化器及其进光口的结构框图；

图4为本发明的实施例提供的单色器的结构示意图；

图5为本发明的实施例提供的调节模块的结构框图；

图6为本发明的实施例提供的光栅的安装结构示意图；

图7为本发明的实施例提供的光源的结构示意图。

图标：10-原子吸收光谱仪；100-光源；110-元素灯；120-氘灯；130-半透半反射镜；200-原子化器；201-进光口；300-单色器；301-第一狭缝；302-第二狭缝；310-准直镜；320-光栅；321-本体；322-转动连接件；3221-连接部；3223-转动部；323-安装部；330-聚焦物镜；400-检测器；500-反射镜；600-自动调节装置；610-检测模块；620-控制模块；630-调节模块；631-基座；632-第一调节件；633-第二调节件。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细说明。

第一实施例

请参阅图1图至图7，本实施例提供了一种原子吸收光谱仪10，其具有结构简单和操作方便的特点，能够保证良好的检测效果，并且提高检测效率，减少人力投入。

请参阅图1，本实施例提供的原子吸收光谱仪10包括机架、光源100、原子化器200、单色器300、检测器400和自动调节装置600，机架包括支撑架和平台，支撑架与平台固定连接，光源100、原子化器200、单色器300及检测器400均设置在平台上，光源100发出的光线依次经过原子化器200、单色器300及检测器400。

请结合参阅图2和图3，原子化器200设置有进光口201，自动调节装置600包括检测模块610、控制模块620和调节模块630，调节模块630和检测模块610分别与控制模块620电连接，原子化器200通过调节模块630安装于平台上，检测模块610设置于原子化器200上并用于检测光源100发出的光线的位置信息，检测模块610还用于将位置信息传输至控制模块620，控制模块620用于将位置信息与预设位置对比，并用于根据位置信息与预设位置的对比结果控制调节模块630，以调整进光口201的位置，进而使光线射入进光口201。

请参阅图4，本实施例提供的单色器300设置有第一狭缝301和第二狭缝302，光线通过第一狭缝301进入单色器300并通过第二狭缝302射出单色器300并进入检测器400。

需要说明的是，光源100用于发射光线；此外，作为光源100要求发射的待测元素的锐线光谱有足够的强度、背景小、稳定性的特点；比如采用空心阴极灯或者无极放电灯。原子化器200可分为预混合型火焰原子化器200(premixed flame atomizer)、石墨炉原子化器200(graphite furnace atomizer)、石英炉原子化器200(quartz furnace atomizer)和阴极溅射原子化器200(cathode sputtering atomizer)，以下分别进行介绍和说明：a)火焰原子化器200：由喷雾器、预混合室、燃烧器三部分组成，并具有操作简便和重现性好的特点；b)石墨炉原子化器200：是一类将试样放置在石墨管壁、石墨平台、碳棒盛样小孔或石墨坩埚内用电加热至高温实现原子化的系统。其中管式石墨炉是最为常用。原子化程序分为干燥、灰化、原子化、高温净化。原子化效率高：在可调的高温下试样利用率达100％。灵敏度高：其检测限达10-6～10-14。试样用量少：适合难熔元素的测定；c)石英炉原子化系统是将气态分析物引入石英炉内在较低温度下实现原子化的一种方法，又称低温原子化法。它主要是与蒸气发生法配合使用(氢化物发生，汞蒸气发生和挥发性化合物发生)；d)阴极溅射原子化器是利用辉光放电产生的正离子轰击阴极表面，从固体表面直接将被测定元素转化为原子蒸气。单色器300由凹面反射镜500、狭缝或色散元件组成，色散元件为棱镜或衍射光栅320，单色器300的性能是指色散率、分辨率和集光本领。检测器400部分设置有检测器400(光电倍增管)、放大器、对数转换器和电脑等部件。

需要说明的是，自动调节装置600的作用是通过检测光线调整原子化器20的位置，以使光线通过进光口201进入原子化器200。相对于手动调节的操作麻烦和调节不准确，通过自动调节装置600能够实现原子化器200的自动调节，进而提高检测效率和节约人力投入。自动调节装置600中的检测模块610、控制模块620和调节模块630相互协调配合：控制模块620根据检测模块610检测光线的位置信息对调节模块630进行控制，以使光线从进光口201进入原子化器200。检测模块610可以利用红外线感应等原理对光线的位置信息进行检测，控制模块620可以为处理器或者编程芯片，调节模块630可以设置多个电机，以在控制模块620的控制下进行自动地调整等。

请参阅图5，在本实施例中，调节模块630包括基座631、第一调节件632和第二调节件633，第一调节件632和第二调节件633均与控制模块620电连接，基座631设置于平台上，第一调节件632可滑动地安装于基座631上并能够相对基座631沿第一方向运动，第二调节件633可滑动地安装于第二调节件633上并能够相对基座631沿第二方向运动，原子化器200安装于第二调节件633上。

可选地，第一方向与第二方向相互垂直，比如，第一调节件632在水平方向上调整原子化器200的位置，第二调节件633在竖直方向上调整原子化器200的位置。

进一步地，第一调节件632和第二调节件633可以为液压设备，或者其他输出运动为直线的动力设备，比如直线电机、齿轮齿条等。

请继续参阅图4，在本实施例中，单色器300包括壳体、准直镜310、光栅320及聚焦物镜330，壳体设置于机架上，第一狭缝301和第二狭缝302设置于壳体上，准直镜310、光栅320及聚焦物镜330设置于壳体内，光线依次第一狭缝301、准直镜310、光栅320、聚焦物镜330并由第二狭缝302射出。

需要说明的是，准直镜310、光栅320及聚焦物镜330可以采用如图所述的结构进行设置，第一狭缝301位于准直镜310的焦平面上，第二狭缝302设置于聚焦物镜330的焦平面上。

在本实施例中，光栅320可转动地安装于壳体内，以便调节不同波长的光投射到聚焦物镜330上所需的角度。

可以理解的是，光栅320的转动可以通过控制器进行自动化地控制，在设置好待测波长后，可以自动地对光栅320的角度进行调节。

请参阅图6，在本实施例中，光栅320包括本体321和转动连接件322，本体321安装于转动连接件322上，壳体设置有与转动连接件322转动连接的安装部323，本体321用于与光线配合。

此外，光栅320也可以设置驱动设备，驱动设备带动转动连接件322和本体321转动。驱动设备可以通过后台终端设备控制。

在本实施例中，转动连接件322包括连接部3221和转动部3223，连接部3221与本体321可拆卸地连接，转动部3223与安装部323转动连接。

在本实施例中，原子吸收光谱仪10还包括反射镜500，反射镜500设置于机架上，反射镜500位于原子化器200和第一狭缝301之间。

请参阅图7，在本实施例中，光源100包括元素灯110和氘灯120，光线由元素灯110和氘灯120同时提供。

需要说明的是，在使用时，元素灯110和氘灯120的发光需要有一定的顺序，二者都不是持续发光的，当元素灯110发光时氘灯120熄灭，当氘灯120发光时元素灯110熄灭，并且元素灯110和氘灯120所发的光均为脉冲光。

在本实施例中，光源100还包括半透半反射镜130，半透半反射镜130设置于氘灯120和元素灯110之间，元素灯110发出的光透过半透半反射镜130，氘灯120发出的光通过半透半反射镜130发射并与透过半透半反射镜130的光汇合成光线。

在本实施例中，半透半反射镜130可转动地设置于机架上，以使元素灯110发出的光选择性地通过半透半反射镜130。

本实施例提供的原子吸收光谱仪10的有益效果：检测模块610检测光源发出的光线，并根据光线的位置信息自动地调整原子化器200的进光口201，以使光线进入原子化器200；光源100发出的光线通过原子化器200，并由第一狭缝301进入到单色器300中，经过单色器300处理后的光线通过第二狭缝302从单色器300中射出并进入到检测器400中进行检测。第一狭缝301和第二狭缝302具有衍射功能，在设置时，第一狭缝301作为入射狭缝，第二狭缝302作为出射狭缝；第一狭缝301设置于准直镜310的焦平面上，经过第一狭缝301衍射后射出的光线照射到准直镜310上，经过准直镜310反射后成为平行光射出。从准直镜310来的平行光照射到光栅320上，经过光栅320分光后所需波长的光被投射到聚焦物镜330上。光线在经过光栅320分光前是复合光，经过光栅320分光后就成为向不同方向射出的平行单色光。待检测波长的平行单色光经聚焦物镜330反射到第二狭缝302上，经过第二狭缝302射出后，进入检测器400(光电倍增管)。分光器的作用是选择待测元素的共振线光束进入检测器400(由于光源100发出的光线不只是待测元素的吸收线，而是包含有其他杂波的负荷光线，所以经过分光器才能够得到特定的待测光线)。检测器400输出的电信号经采样保持电路送至工作站上的信号采集卡中，经采集卡数字化后，交由程序处理，进而完成一次检测。

第二实施例

请参阅图1图至图4，本实施例提供了一种原子吸收光谱系统，包括后台控制终端和第一实施例提供的原子吸收光谱仪10。原子吸收光谱仪10包括机架、光源100、原子化器200、单色器300、检测器400和自动调节装置600，光源100、原子化器200、单色器300及检测器400均设置在机架上，光源100发出的光线依次经过原子化器200、单色器300及检测器400；原子化器200设置有进光口201，自动调节装置600包括检测模块610、控制模块620和调节模块630，调节模块630和检测模块610分别与控制模块620电连接，原子化器通过调节模块630安装于平台上，检测模块610设置于原子化器上并用于检测光源发出的光线的位置信息，检测模块610还用于将位置信息传输至控制模块620，控制模块620用于将位置信息与预设位置对比，并用于根据位置信息与预设位置的对比结果控制调节模块630，以调整进光口201的位置，进而使光线射入进光口201。单色器300设置有第一狭缝301和第二狭缝302，光线通过第一狭缝301进入单色器300并通过第二狭缝302射出单色器300并进入检测器400。后台控制终端与检测器400电连接。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种原子吸收光谱仪，其特征在于，包括机架、光源、原子化器、单色器、检测器和自动调节装置，所述机架包括支撑架和平台，所述支撑架与所述平台固定连接，所述光源、所述单色器及所述检测器均固定地设置在所述平台上，所述光源发出的光线依次经过所述原子化器、所述单色器及所述检测器；

所述原子化器设置有进光口，所述自动调节装置包括检测模块、控制模块和调节模块，所述调节模块和所述检测模块分别与所述控制模块电连接，所述原子化器通过所述调节模块安装于所述平台上，所述检测模块设置于所述原子化器上并用于检测所述光源发出的所述光线的位置信息，所述检测模块还用于将所述位置信息传输至所述控制模块，所述控制模块用于将所述位置信息与预设位置对比，并用于根据所述位置信息与所述预设位置的对比结果控制所述调节模块，以调整所述进光口的位置，进而使所述光线射入所述进光口；

所述单色器设置有第一狭缝和第二狭缝，所述光线通过所述第一狭缝进入所述单色器并通过所述第二狭缝射出所述单色器并进入所述检测器。

2.根据权利要求1所述的原子吸收光谱仪，其特征在于，所述调节模块包括基座、第一调节件和第二调节件，所述第一调节件和所述第二调节件均与所述控制模块电连接，所述基座设置于所述平台上，所述第一调节件可滑动地安装于所述基座上并能够相对所述基座沿第一方向运动，所述第二调节件可滑动地安装于所述第二调节件上并能够相对所述基座沿第二方向运动，所述原子化器安装于所述第二调节件上。

3.根据权利要求1所述的原子吸收光谱仪，其特征在于，单色器包括壳体、准直镜、光栅及聚焦物镜，所述壳体设置于所述机架上，所述第一狭缝和所述第二狭缝设置于所述壳体上，所述准直镜、所述光栅及所述聚焦物镜设置于所述壳体内，所述光线依次所述第一狭缝、所述准直镜、所述光栅、所述聚焦物镜并由所述第二狭缝射出。

4.根据权利要求3所述的原子吸收光谱仪，其特征在于，所述光栅包括本体和转动连接件，所述本体安装于所述转动连接件上，所述壳体设置有与所述转动连接件转动连接的安装部，所述本体用于与所述光线配合。

5.根据权利要求4所述的原子吸收光谱仪，其特征在于，所述转动连接件包括连接部和转动部，所述连接部与所述本体可拆卸地连接，所述转动部与所述安装部转动连接。

6.根据权利要求1所述的原子吸收光谱仪，其特征在于，所述原子吸收光谱仪还包括反射镜，所述反射镜设置于所述机架上，所述反射镜位于所述原子化器和所述第一狭缝之间。

7.根据权利要求1所述的原子吸收光谱仪，其特征在于，所述光源包括元素灯和氘灯，所述光线由所述元素灯和所述氘灯同时提供。

8.根据权利要求7所述的原子吸收光谱仪，其特征在于，所述光源还包括半透半反射镜，所述半透半反射镜设置于所述氘灯和所述元素灯之间，所述元素灯发出的光透过所述半透半反射镜，所述氘灯发出的光通过所述半透半反射镜发射并与所述透过所述半透半反射镜的光汇合成所述光线。

9.根据权利要求8所述的原子吸收光谱仪，其特征在于，所述半透半反射镜可转动地设置于所述机架上，以使所述元素灯发出的光选择性地通过所述半透半反射镜。

10.一种原子吸收光谱系统，其特征在于，包括如权利要求1-9中任意一项所述的原子吸收光谱仪。