CN203745181U - 一种空心阴极灯检定装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种空心阴极灯检定装置，所述装置包括单色器、检测器和适配器；所述空心阴极灯通过单色器与所述检测器连接，所述适配器与所述空心阴极灯连接。本实用新型设置的适配器，保证空心阴极灯驱动电源的一致性，并利于空心阴极灯间的稳定性比对；采用单色器消除二次色散并有效抑制杂散光，采用CCD检测器消除波长变换对示值的影响，保证检定装置的示值稳定性。

Description

一种空心阴极灯检定装置
技术领域
本实用新型涉及空心阴极灯，尤其涉及空心阴极灯检定装置。
背景技术
空心阴极灯作为计量分析光源既为原子吸收分光光度计提供特征谱线的锐线光源，又在计量检定时作为主标准器检定原子吸收的波长示值误差、光谱带宽偏差、边缘能量等性能指标。无论在原子吸收分光光度计使用中或者是计量检定过程中，空心阴极灯均作为重要的测试部件参与检测工作，其技术指标的优劣直接对测定结果产生影响。空心阴极灯性能主要体现在稳定性、背景噪声、发射强度等方面。如果空心阴极灯的漂移太大，随着测量时间的延长，将降低测试数据的准确度；噪声太大，测试数据的精密度会变差；发射强度降低，在进行边缘能量等项目测定时很可能误判定仪器为不合格。此外，空心阴极灯本身是易耗品，其中填充的惰性保护气泄漏、高纯金属损耗等都会使其性能随时间逐步变差。因此，亟需一种计量设备对空心阴极灯性能进行有效测试，减少其引入的测量不确定度，避免不良性能的空心阴极灯影响原子吸收分光光度计的测定结果。
空心阴极灯的性能还会直接影响原子吸收分光光度计的分辨率、检出限、稳定性、边缘能量和波长等计量项目的检定结果，劣质空心阴极灯会导致对原子吸收分光光度计检定结果的误判。但目前所建立的原子吸收测量标准装置中的标准空心阴极灯在向上溯源时，量传单位由于没有空心阴极灯测量标准，无法实现标准空心阴极灯量值的准确溯源；空心阴极灯也没有一个统一的测量标准装置来对其性能合格与否进行判别。这种状况严重制约了原子吸收分光光度计的准确测量及其测量标准的量值溯源。
发明内容
为解决上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种空心阴极灯检定装置。
本实用新型的目的通过以下的技术方案来实现：
一种空心阴极灯检定装置，包括：单色器、检测器和适配器；所述空心阴极灯通过单色器与所述检测器连接，所述适配器与所述空心阴极灯连接。
与现有技术相比，本实用新型的一个或多个实施例可以具有如下优点：
通过该装置设置的适配器，保证空心阴极灯驱动电源的一致性，并利于空心阴极灯间的稳定性比对；采用单色器消除二次色散并有效抑制杂散光，采用CCD检测器消除波长变换对示值的影响，保证检定装置的示值稳定性。
附图说明
图1是空心阴极灯检定装置结构框图；
图2是空心阴极灯通用适配器结构框图；
图3是单色器系统结构示意图；
图4是CCD检测器结构示意图；
图5是CCD驱动电路结构框图；
图6是空心阴极灯结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述。
如图1所示，为空心阴极灯检定装置结构框图，该结构包括：单色器、检测器和适配器；所述空心阴极灯通过单色器与所述检测器连接，所述适配器与所述空心阴极灯连接。
空心阴极灯电源适配器提供Hg、Cu、Mn、Cd、As、Cs等空心阴极灯的起辉电压及正常工作时的恒压、恒流，并用于空心阴极灯的反向激活；单色器系统将被测空心阴极灯特征光谱聚焦在出射狭缝处的检测器（CCD）受光窗面，形成对应空心阴极灯特征波长相对强度的电信号，经信号调理后由上位机计算峰值波长及对应的信号强度。
如图2所示，为空心阴极灯通用适配器结构框图，所述适配器包括脉冲发生电路、脉宽调节电路、信号放大电路、功率放大电路；所述脉冲发生电路、脉宽调节电路、信号放大电路和功率放大电路顺次连接；所述功率放大电路与空心阴极灯连接。
上述脉冲发生电路产生的方波输出到脉宽调节电路，由脉宽调节电路产生所需频率和脉宽的信号，输出到信号放大电路，放大的脉冲信号经功率放大后驱动外接空心阴极灯。
如图3所示，为单色器系统结构示意图，所述单色器包括：入射狭缝1、平面反射镜2、准直镜3、衍射光栅4、聚焦镜5和出射狭缝6；所述出射狭缝外连接设置检测器7。
单色器是用于从辐射光源的复合光中分离出被测元素分析线的部件。用于较准空心阴极灯的波长范围为190nm～950nm，单色器的光谱范围必须覆盖190nm～950nm，选择闪耀波长分别为250nm和500nm的闪耀光栅，其光谱范围分别为185nm～500nm、330nm～1000nm，通过软件在400nm～450nm自由切换。单色器采用C-T光路结构，有利于消除二次色散并有效抑制杂散光。
如图4所示，为检测器结构示意图，检测器为CCD检测器，该CCD检测器包括输入二极管41、信号输入电路42、输入栅43、转移栅44、输出栅45、信号输出电路46和输出二极管47。
在光盘仪器中，检测器用来完成光电信号的转换，即将光信号转换为电信号。光电倍增管是常用的光谱检测器，其响应速度快，线性好，噪声低，光敏面积大且非常均匀，波长准确度完全取决于单色器的波长，单色器的机械结构会导致仪器具有一定的重复性误差；另外光电倍增管体积大，工作电压高，因此该检定装置拟采用性能高的固态检测器-CCD检测器。
线阵CCD由光敏区、转移栅、移位寄存器区、信号输入电路、信号输出电路等几部分组成。每一光敏单元与移位寄存器区之间用转移栅隔开，由转移栅控制光敏单元所积累的光生信号电荷向移位寄存器转移，转移栅关闭时，光敏区在光照时间内所积累信号电荷的多少与一行图像中每个光栅单元所对应的图像的光强成正比，当积分周期结束，转移栅打开，每一光敏单元势阱内的信号电荷并行地转移到移位寄存器相应的单元内；接着转移栅关闭，光敏区开始对下一行图像信号进行积分。与此同时，在外加脉冲的作用下将移位寄存器中存储的信号电荷输出。
上述CCD检测器的波长定标：当单色器光栅的色散角较小时，角色散率di/dλ＝k/d，与波长基本无关，光栅光谱波长基本成线性排列，但测量的He、Cu、Mn、Cd、As、Cs等空心阴极灯的特征波长分布在190nm～900nm，单色光的色散角不同，线性标定算法会造成较大的波长偏差。因此以低压汞灯的特征谱线如253.65nm、313.16nm、404.66nm、435.84nm、546.07nm、579.07nm等发射谱线为标准，采用多项式拟合算法进行波长标定，即首先通过实验测得低压汞灯的光谱曲线，确定与标准光谱的峰值波长对应的CCD通道序号的对应关系，然后采用最小二乘法进行线性拟合，确定CCD通道序与波长的拟合曲线。
如图5所示，是CCD驱动电路结构框图，CCD的驱动电路主要由主频时钟发生器、三相脉冲发生器、分频器及一系列组合逻辑控制电路构成；所述主频时钟发生器与所述逻辑控制电路连接；所述三相脉冲发生器通过分频器与所述逻辑控制电路连接；所述主频时钟还通过三相脉冲发生器连接微处理器。时钟发生器产生基准方波，三相脉冲发生器以该方波为触发基准产生一组相位差互为120℃的方波序列，再以该组方波序列为基础，采用分频和逻辑组合的方法获得水平驱动信号φ1、φ2、复位脉冲信号φR以及行转移脉冲信号φSH。
如图6所示，为空心阴极灯结构示意图，所述空心阴极灯包括管脚61、灯座62、阴极灯支架63及阴极灯支架上设置的阳极64、吸气剂65、空心阴极66和屏蔽装置67。
空心阴极灯是一种特殊形式的低压辉光放电光源，放电集中于阴极空腔内，当在两极之间施加几百伏电压时，便产生辉光放电。在电场作用下，电子在飞向阳极的途中，与载气原子碰撞并使之电离，放出二次电子，使电子与正离子数目增加，以维持放电。正离子从电场获得动能，获得足够动能的正离子克服金属阴极表面的晶格能，当其撞击在阴极表面时，就可以将原子从晶格中溅射出来。除溅射作用之外，阴极受热也要导致阴极表面元素的热蒸发。溅射与蒸发出来的原子进入空腔内，再与电子、原子、离子等发生第二类碰撞而受到激发，发射出相应元素的特征共振辐射。从空心阴极灯射出的激发光的波长严格等于该元素原子的吸收波长。在空心阴极灯的光谱辐射中，除阴极元素的光谱外，还有内充气体、杂质元素及阴极支撑金属材料的光谱。
空心阴极灯作为分析光源，是电光源的一个分支，对其性能指标的要求应该是严格的。无论在使用中或者是计量检定过程中，空心阴极灯均作为重要的测试部件参与检测工作，其性能的好坏直接对测试结果产生影响。衡量空心阴极灯性能的主要包括以下几方面：首先是发射强度，与灯的结构、阴极材料的性质、载气的性质、压力等诸多因素有关；其次是灯的稳定性，即空心阴极灯发射强度的稳定性，除了与阴极材料性质、加工状况、热效应等因素有关外，灯的供电电源的稳定性将直接影响发射强度的稳定性；最后是灯的使用寿命，灯的寿命取决于内充气体的压强，阴极金属的逸散程度、慢漏气、杂质气体的存在以及灯壳体积等。灯在使用过程中，载气被溅射出来的金属原子所吸附，使载气压强逐渐降低，当降低到一定程度之后，灯将不能再使用。空心阴极灯的使用寿命通常为5000mAh，低熔点元素空心阴极灯寿命为3000mAh。
虽然本实用新型所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本实用新型而采用的实施方式，并非用以限定本实用新型。任何本实用新型所属技术领域内的技术人员，在不脱离本实用新型所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本实用新型的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (6)

1.一种空心阴极灯检定装置，其特征在于，所述装置包括单色器、检测器和适配器；所述空心阴极灯通过单色器与所述检测器连接，所述适配器与所述空心阴极灯连接。
2.根据权利要求1所述的空心阴极灯检定装置，其特征在于，所述适配器包括脉冲发生电路、脉宽调节电路、信号放大电路、功率放大电路；所述脉冲发生电路、脉宽调节电路、信号放大电路和功率放大电路顺次连接；所述功率放大电路与空心阴极灯连接。
3.根据权利要求1所述的空心阴极灯检定装置，其特征在于，所述单色器包括：入射狭缝、平面反射镜、准直镜、衍射光栅、聚焦镜和出射狭缝；所述出射狭缝外连接设置检测器。
4.根据权利要求1所述的空心阴极灯检定装置，其特征在于，检测器为CCD检测器，该CCD检测器包括输入二极管、信号输入电路、输入栅、转移栅、输出栅、信号输出电路和输出二极管。
5.根据权利要求4所述的空心阴极灯检定装置，其特征在于，CCD的驱动电路主要由主频时钟发生器、三相脉冲发生器、分频器及一系列组合逻辑控制电路构成；
所述主频时钟发生器与所述逻辑控制电路连接；
所述三相脉冲发生器通过分频器与所述逻辑控制电路连接；
所述主频时钟还通过三相脉冲发生器连接微处理器。
6.根据权利要求1所述的空心阴极灯检定装置，其特征在于，所述空心阴极灯包括管脚、灯座、阴极灯支架及阴极灯支架上设置的阳极、吸气剂、空心阴极和屏蔽装置。
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