CN110455760B - 一种基于dmd的色散型afs光源散射干扰扣除方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于光谱分析技术领域,具体涉及一种基于DMD的色散型AFS光源散射干扰扣除方法，该方法包括：确定待测元素可激发较强非共振荧光线的光源特征谱线；根据确定的光源特征谱线选用中心波长对应的窄带通滤光片,放置在原子化器前，保证激发光源中只有窄带滤光片带通范围内波长可透过，并经原子化器生成相应的共振荧光及非共振荧光；控制数字微镜进行全谱测量，确认参加检测的非共振荧光线信息在数字微镜上对应像元的范围；按范围测量所有非共振荧光强度并求和得到待测元素的荧光强度值。能有效避免光源散射干扰，提高待测元素定量检测结果的准确性。

Description

一种基于DMD的色散型AFS光源散射干扰扣除方法
技术领域
本发明属于光谱分析技术领域,具体涉及一种基于DMD的色散型AFS光源散射干扰扣除方法。
背景技术
原子荧光光谱仪检测样品中待测元素时，由于气液分离器的效率问题,原子化器中会存在部分未完全气化的气溶胶颗粒和水蒸气颗粒。正常情况下，激发光源只激发原子化器内自由原子生成荧光信号进行检测，但由于气溶胶颗粒及水蒸气颗粒的存在，激发光源会经散射作用直接进入检测系统，和生成的荧光信号混淆，导致检测结果不准确，称此类干扰为原子荧光光谱仪的光源散射干扰；同时由于散射干扰的波长与激发光源和测量元素激发荧光的共振谱线相同，无法通过非色散系统进行识别和扣除。参见图1所示，为原子荧光激发光源散射干扰示意图，其中F代表正常生成的荧光信号(进入检测系统的荧光信号用虚线表示)，为检测需要的信息；V代表气溶胶颗粒及水蒸气颗粒，会散射激发光源的特征谱线，作为散射干扰进入检测系统(实线表示激发光源特征谱线及散射干扰)。
现有技术针对光源散射干扰的扣除大多通过计算干扰系数法进行扣除，此法需要多次测量，计算干扰系数，过程较为繁琐。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种基于DMD的色散型AFS光源散射干扰扣除方法，能有效避免光源散射干扰，提高待测元素定量检测结果的准确性。
本发明是这样实现的，
一种基于DMD的色散型AFS光源散射干扰扣除方法，该方法包括：
步骤1、确定待测元素可激发较强非共振荧光线的光源特征谱线；
步骤2、根据确定的光源特征谱线选用中心波长对应的窄带通滤光片,放置在原子化器前，保证激发光源中只有窄带滤光片带通范围内波长可透过，并经原子化器生成相应的共振荧光及非共振荧光；
步骤3、控制数字微镜进行全谱测量，确认参加检测的非共振荧光线信息在数字微镜上对应像元的范围；
步骤4、按范围测量所有非共振荧光强度并求和得到待测元素的荧光强度值。
进一步地，采用窄带通滤光片,设滤光片的中心波长为λ，通带宽度为W，则通带范围为
Figure BDA0002166142000000021
使得待测样品中某元素透过滤光片的光源特征谱线为
Figure BDA0002166142000000022
内所有谱线。
进一步地，步骤3具体包括：检测原子荧光波长范围内所有可检测谱线，通带范围
Figure BDA0002166142000000023
内的所有谱线均不作为有效信号，记录通带范围外的m条非共振线λ1'，λ2'，...，λm'，并确认其在数字微镜上对应的位置范围R1，R2，...，Rm。
进一步地，步骤4包括：控制数字微镜按范围R1，R2，...，Rm分别测量λ的非共振线λ1'，λ2'，...，λm'处的荧光强度值，并将所有荧光强度值求和得待测样品中元素的荧光强度值IFA。
本发明与现有技术相比，有益效果在于：(1)与计算干扰系数方法相比，本发明所述方法简化了测量、计算步骤，只需控制数字微镜检测非共振荧光信号再求和即可，无需进行多种样品测量以及计算干扰系数。(2)针对非共振荧光信号强度低的问题，得益于激发光源技术的发展，且由于非共振荧光信号强度与激发光源信号强度成正比，故可通过增大激发光源强度的方式测量强度足够的非共振线荧光信号。(3)由于窄带通滤光片具有带通，可使中心波长附近的带通范围内的波长均透过，即有机会出现带通范围内除中心波长外还有其他波长可生成非共振荧光，进而提高测量强度，且本方法不检测带通范围内信号值，可避免除中心波长外透过的波长的干扰。(4)由于数字微镜的使用，不仅可按指定区域选择光谱信息进行检测，同时可实现微妙级别的检测，实现快速扣除散射。
附图说明
图1为原子荧光激发光源散射干扰示意图；
图2为扣除光源散射干扰示意图；
图3为样品测量时λ实际成分组成示意图；
图4为测量汞元素的1个特征谱线的扣除干扰示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明的一种基于DMD(Digital Micro-mirror Device，数字微镜)的色散型AFS(atomic fluorescence spectrometer，原子荧光光谱仪)光源散射干扰扣除方法步骤如下:参见图2和图3所示：
步骤一、确定待测元素可激发较强非共振荧光线的光源特征谱线。本方法采用窄带通滤波片，由于现有窄带通滤光片只可透过带通范围内波长，其中，中心波长透过率最高，且由滤光片原理不可多滤光片叠加，导致不能同时利用多个窄带通滤光片使多个带通范围内特征谱线透过，通过查询工具手册或查询谱线库等方法确定待测元素可产生非共振荧光的特征谱线，再利用以此特征谱线为中心波长的窄带通滤光片进行滤波，最后利用基于数字微镜的原子荧光光谱仪进行全谱检测，可检测到除上述窄带滤光片带通范围内的波长以外的荧光信号即可确定该特征波长可以激发出较强的非共振荧光。设待测样品中元素A可产生较强非共振荧光的特征谱线为λ，即窄带通滤光片的中心波长为λ，则可透过窄带通滤光片的光源特征谱线为
Figure BDA0002166142000000041
步骤二、根据步骤一确定的光源特征谱线选用中心波长对应的极窄带滤光片，放置在原子化器前，保证激发光源中只有带通范围波长可透过，并经原子化器生成相应的共振荧光及非共振荧光；
步骤三、控制数字微镜进行全谱测量确认参加检测的非共振荧光线信息。检测原子荧光波长范围内(180-320nm)所有可检测谱线(包括共振线荧光和非共振线荧光以及散射干扰)，通带范围
Figure BDA0002166142000000042
内的所有谱线均不作为有效信号，以防止通带内包含其他激发光源特征谱线；同时记录通带范围外的m条非共振线λ1'，λ2'，...，λm'，并确认其在数字微镜上对应的位置范围R1，R2，...，Rm。
步骤四、按范围测量所有非共振荧光强度并求和得到元素A的荧光强度值。控制数字微镜按范围R1，R2，...，Rm分别测量λ的非共振线λ1'，λ2'，...，λm'处的荧光强度值，并将所有荧光强度值求和得待测样品中元素A的荧光强度值IFA。此法避免测量和激发光源特征谱线相同的共振荧光线，从而实现光源色散干扰的扣除。
为更清楚的说明本发明方法，以汞元素的测量为例：
参见图4所示，步骤一、确定汞元素可激发较强非共振荧光线的光源特征谱线为185nm，其激发出的非共振线荧光为253nm(汞的主要共振线是185nm，但由于大气对此波长吸收较大，导致可测量到的信号较低，但其可以产生较强的253nm非共振线荧光)；
步骤二、在汞激发光源后添加185nm滤光片，确保只有185nm附近的极窄带波长可透过，并在原子化器处得到共振线及非共振线等光谱信息；
步骤三、控制数字微镜进行全谱测量。确定汞元素在滤光片通带外只包含非共振线253nm，并记录253nm在数字微镜上对应400-450列(假设)的范围；
步骤四、为扣除激发光源的散射干扰，控制数字微镜只选择400-500列进行检测，即只检测非共振线253nm的荧光强度，以此作为汞元素的荧光强度，进而计算样品中汞元素的含量。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种基于DMD的色散型AFS光源散射干扰扣除方法，其特征在于，该方法包括：
步骤1、确定待测元素可激发较强非共振荧光线的光源特征谱线；
步骤2、根据确定的光源特征谱线选用中心波长对应的窄带通滤光片,放置在原子化器前，保证激发光源中只有窄带滤光片带通范围内波长可透过，并经原子化器生成相应的共振荧光及非共振荧光；
步骤3、控制数字微镜进行全谱测量，确认参加检测的非共振荧光线信息在数字微镜上对应像元的范围；
步骤4、按范围测量所有非共振荧光强度并求和得到待测元素的荧光强度值；
采用窄带通滤光片,设滤光片的中心波长为λ，通带宽度为W，则通带范围为
Figure FDA0002991533010000011
使得待测样品中某元素透过滤光片的光源特征谱线为
Figure FDA0002991533010000012
内所有谱线；
步骤3具体包括：检测原子荧光波长范围内所有可检测谱线，通带范围
Figure FDA0002991533010000013
内的所有谱线均不作为有效信号，记录通带范围外的m条非共振线λ1'，λ2'，...，λm'，并确认其在数字微镜上对应的位置范围R1，R2，...，Rm。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤4包括：控制数字微镜按范围R1，R2，...，Rm分别测量λ的非共振线λ1'，λ2'，...，λm'处的荧光强度值，并将所有荧光强度值求和得待测样品中元素的荧光强度值IFA。
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