CN110530516A - 一种用于电感耦合等离子体发射光谱仪的分光色散装置 - Google Patents

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赵珍阳
王世功
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Abstract

本发明公开一种用于电感耦合等离子体发射光谱仪的分光色散装置，按光路传播方向包括汇聚透镜、分光镜和光栅；所述分光镜为半反半透棱镜。所述光栅为两个，分别为平场光栅和平面光栅。光源发出的光信号经汇聚透镜聚焦后，通过半反半透棱镜将光分成两束，分别为透射光和反射光，其中透射光经过平场光栅色散分光，反射光经过平面光栅色散分光。

Description

一种用于电感耦合等离子体发射光谱仪的分光色散装置
技术领域
本发明涉及一种用于电感耦合等离子体发射光谱仪的分光色散装置。
背景技术
目前电感耦合等离子体发射光谱仪采用分光系统有Paschen-Runge光路，Czerny-Turner光路及中阶梯光栅光路，Paschen-Runge光路通常采用光电倍增管为检测器，其缺点在于灵活性较差，不方便添加元素的通道，所测定的元素个数受限。Czerny-Turner光路的缺点在于由电机带动光栅旋转从而实现波长扫描分析，涉及传动机构，故稳定性较差，此外，波长覆盖较窄。中阶梯光栅光路的缺点在于光路复杂，谱图解析困难，分光系统需要使用中阶梯光栅及面阵CCD，故仪器制造成本非常高。
发明内容
为解决背景技术中的技术问题，本发明提供一种分光色散装置，通过半反半透棱镜形成两种不同类型的光路，波长覆盖范围宽，分辨率高，光路简单，易于安装调试，不涉及传动机构，仪器稳定可靠。
本发明的技术方案如下：
一种用于电感耦合等离子体发射光谱仪的分光色散装置，按光路传播方向包括汇聚透镜、分光镜和光栅；所述分光镜为半反半透棱镜。
优选的，所述光栅为两个，分别为平场光栅和平面光栅。光源发出的光信号经汇聚透镜聚焦后，通过半反半透棱镜将光分成两束，分别为透射光与反射光；透射光经过平场光栅色散分光，反射光经过平面光栅色散分光。
进一步优选，所述透射光与平场光栅之间设置狭缝及光阑组件，所述反射光与平面光栅之间设置狭缝及光阑组件。
进一步优选，所述透射光与反射光经光栅分光后分别通过CCD检测器检测光信号。所述透射光经光栅分色散光后通过7块线阵CCD检测器A检测光信号，所述反射光经光栅分光后通过1块线阵CCD检测器B检测光信号。
再进一步，所述线阵CCD检测器A的波长覆盖范围为170-450nm，所述线阵CCD检测器B的波长覆盖范围为440-900nm。
再进一步，所述反射光的光路经平面狭缝及光阑组件后，经准直凹面反射镜反射，然后经平面光栅色散分光后到达成像凹面准直镜成像，最后成像通过线阵CCD检测器B检测光信号。
平场及平面光栅同时分光后，光信号同时到达线阵CCD检测器，同时给出170-450nm及440-900nm谱线信息。170-450nm及440-900nm谱线重叠的部分可以通过一定的数学模型算法(440-450nm谱线重叠，取中间波长445nm为界，低于445nm的波长取凹面光栅的分光范围170-445nm，高于445nm波长取平面光栅的分光范围445-900nm)，使之形成覆盖170-900nm的全谱图，直观对谱图进行元素的定性解析。
与现有技术相比，本发明具有如下技术效果：
本发明的分光色散装置装置波长覆盖范围宽，分辨率高，光路简单，易于安装调试，不涉及传动机构，仪器稳定可靠，不仅可以用于电感耦合等离子体发射光谱仪对液体溶液的定量分析，且也可用于激光烧蚀进样系统实现对固体样品的直接定量分析。
附图说明
图1为本发明分光色散装置的光路图；
图2为平场狭缝及光阑组件3及平面狭缝及光阑组件6的结构图；
其中：1、会聚透镜；2、半反半透棱镜；3、平场狭缝及光阑组件；4、平场光栅；5、线阵CCD检测器A；6、平面狭缝及光阑组件；7、准直凹面反射镜；8、平面光栅；9成像凹面准直镜；10、线阵CCD检测器B；11、光阑；12、固定板A；13、固定板B；14、狭缝底板；15、缝片；16、狭缝。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1所示，电感耦合等离子体光源发出的光信号经会聚透镜1聚焦后，射向半反半透棱镜2同时分成两束光路，分别为透射光路与反射光路；透射光路经平场狭缝及光阑组件3后到达平场光栅4，然后经平场光栅色散后到达线阵CCD检测器A 5检测光信号，线阵CCD检测器A 5为7块，波长覆盖范围170-450nm。反射光路经平面狭缝及光阑组件6，经准直凹面反射镜7反射，然后经平面光栅8色散分光后到达成像凹面准直镜9成像，最后成像在线阵CCD检测器B10上，波长覆盖范围为440-900nm。
平场光栅4与平面光栅8分光后，光信号同时到达线阵CCD检测器A 5和线阵CCD检测器B10，同时给出170-450nm及440-900nm谱线信息。170-450nm及440-900nm谱线重叠的部分可以通过一定的数学模型算法，使之形成覆盖170-900nm的全谱图，直观对谱图进行元素的定性解析。
如图2所示，本发明的狭缝及光阑组件沿光路方向包括光阑11、固定板A 12、狭缝底板14和两个缝片15，两个缝片中设置狭缝16，固定板A12与狭缝底板支撑于固定板B13之上。
本发明通过半反半透棱镜形成两种不同类型的光路，波长覆盖范围宽，分辨率高，光路简单，易于安装调试，不涉及传动机构，仪器稳定可靠。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于电感耦合等离子体发射光谱仪的分光色散装置，其特征在于：按光路传播方向包括汇聚透镜、分光镜和光栅；所述分光镜为半反半透棱镜。
2.根据权利要求1所述的分光色散装置，其特征在于：所述光栅为两个，分别为平场光栅和平面光栅。
3.根据权利要求2所述的分光色散装置，其特征在于：光源发出的光信号经汇聚透镜聚焦后，通过半反半透棱镜将光分成两束，分别为透射光与反射光；其中透射光经过平场光栅色散分光，反射光经过平面光栅色散分光。
4.根据权利要求3所述的分光色散装置，其特征在于：所述透射光与平场光栅之间设置狭缝及光阑组件，所述反射光与平面光栅之间设置狭缝及光阑组件。
5.根据权利要求3或4所述的分光色散装置，其特征在于：所述透射光与反射光经光栅分光后分别通过CCD检测器检测光信号。
6.根据权利要求5所述的分光色散装置，其特征在于：所述透射光经光栅分光色散后通过7块线阵CCD检测器A检测光信号，所述反射光经光栅分光后通过1块线阵CCD检测器B检测光信号。
7.根据权利要求6所述的分光色散装置，其特征在于：所述线阵CCD检测器A的波长覆盖范围为170-450nm，所述线阵CCD检测器B的波长覆盖范围为440-900nm。
8.根据权利要求6所述的分光色散装置，其特征在于：所述反射光的光路经狭缝及光阑组件后，经准直凹面反射镜反射，然后经平面光栅色散分光后到达成像凹面准直镜成像，最后成像通过CCD检测器检测光信号。
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