CN208060392U - 流体的发射光谱设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种流体的发射光谱设备，包括：构造成接收和释放流体样本流的流动室；用于将电磁能施加至流体样本流的表面上以在流体样本流中诱发等离子体的电磁能量源；具有用于接收并分析通过等离子体发射的光的分光计的光谱系统；位于流体样本流和光谱系统的分光计之间的保护壁，使得在保护壁与流体样本流之间形成空隙，其中保护壁具有允许通过等离子体发射的光穿过保护壁的孔，保护壁具有面向流体样本流的第一侧，流动室包括面向保护壁的竖直稳定表面，保护壁的第一侧与竖直稳定表面之间的水平距离介于20mm和40mm之间，孔在保护壁的第一侧处的直径介于4mm和9mm之间。本实用新型解决的问题是防止等离子体致使颗粒以半球形式脱离样本流的表面。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种流体的发射光谱设备。
背景技术
原子发射波普/发射光谱是一种测量样本中元素的存在性或量的方法。借助电磁能量源(例如激光器)，将等离子体引入样本中并且将元素中的电子激发至较高的水平，并且随着电子衰退至更低的能量水平，电子发射具有特征波长的光子。在光谱系统中接收并分析光、即通过等离子体发射的光子。波长正比于电子的已激发状态与电子衰退至的状态之间的能量差。测得的强度正比于通过等离子体测得的元素的浓度、测得的跃迁的原子参数(包括跃迁概率和已激发状态的能量)、以及等离子体的参数(包括电子密度和温度)。
原子发射波普/发射光谱例如可以用于测量元素在流体样本流中的存在性或量。
流体的发射光谱法的问题是等离子体致使颗粒以半球形式(即朝向电磁能量源和朝向光谱系统)脱离样本流的表面。使用的电磁能越多，则脱离样本流的表面的颗粒越多。该问题的一个解决方案是对样本流的表面吹气，以便至少部分地防止颗粒脱离样本流的表面。然而，对样本流的表面吹气的问题在于：在样本流的表面上形成吹送气体形式波，并且吹送的气体致使样本流的表面振动。
实用新型目的
本实用新型的目的是提供解决了上述问题的流体的发射光谱设备。
实用新型内容
本实用新型的流体的发射光谱设备包括：
流动室，所述流动室构造成接收和释放流体样本流，使得流体样本流流动通过流动室，
电磁能量源，所述电磁能量源用于将电磁能施加至流动通过流动室的流体样本流的表面上，以在流动通过流动室的流体样本流中诱发等离子体，
光谱系统，所述光谱系统包括用于接收通过等离子体发射的光并分析通过等离子体发射的光的分光计，以及
保护壁，所述保护壁位于流动通过流动室的流体样本流和光谱系统的分光计之间，使得在保护壁与流动通过流动室的流体样本流之间形成空隙，
其中，保护壁具有孔，所述孔用于允许通过等离子体发射的光穿过保护壁，
其特征在于
保护壁具有面向流动通过流动室的流体样本流的第一侧，
流动室包括面向保护壁的竖直稳定表面，
保护壁的第一侧与竖直稳定表面之间的水平距离介于20mm和 40mm之间，以及
孔在保护壁的第一侧处的直径介于4mm和9mm之间。
本实用新型还限定了该发射光谱设备的优选实施例。
根据一个优选实施例，保护壁具有远离流动通过流动室的流体样本流的第二侧。
根据一个优选实施例，第一侧是平面状的，第二侧是平面状的，并且第一侧和第二侧平行。
根据一个优选实施例，保护壁的第一侧与竖直稳定表面之间的水平距离介于25mm和35mm之间。
根据一个优选实施例，保护壁的第一侧与竖直稳定表面之间的水平距离为28mm。
根据一个优选实施例，吹气器件构造成对保护壁的第二侧吹送气体。
根据一个优选实施例，吹气器件构造成对保护壁的第二侧吹送气体，使得气体穿过保护壁中的孔。
根据一个优选实施例，保护壁中的孔具有朝向保护壁的第一侧呈锥形的圆锥形结构，以及
孔在保护壁的第一侧处的直径介于5mm和7mm之间。
根据一个优选实施例，孔在保护壁的第一侧处的直径为6mm。
根据一个优选实施例，孔的内表面相对于孔的中心轴线以介于 5°和15°之间的角度倾斜。
根据一个优选实施例，保护壁中的孔具有圆形的横截面。
根据一个优选实施例，保护壁中的孔至少部分地具有抛物线锥形的形状。
根据一个优选实施例，保护壁中的孔至少部分地具有双曲线锥形的形状。
根据一个优选实施例，保护壁中的孔具有圆形的横截面，其直径介于4mm和9mm之间。
根据一个优选实施例，保护壁中的孔具有圆形的横截面，其直径介于5mm和7mm之间。
根据一个优选实施例，保护壁中的孔具有圆形的横截面，其直径为6mm。
根据一个优选实施例，保护壁含有聚合物。
根据一个优选实施例，所述聚合物为聚四氟乙烯。
根据一个优选实施例，电磁能量源和光谱系统的分光计借助窗口而与流动室分离开，并且保护壁设置在流体样本和窗口之间。
根据一个优选实施例，所述发射光谱设备构造成在气体中将通过等离子体发射的光引导至光谱系统的分光计。
根据一个优选实施例，所述发射光谱设备构造成在真空中将通过等离子体发射的光引导至光谱系统的分光计。
根据一个优选实施例，所述发射光谱设备构造成在不使用光纤的情况下将通过等离子体发射的光引导至光谱系统的分光计。
根据一个优选实施例，电磁能量源是下列中的任一者：激光器、以及电弧火花发生器。
根据一个优选实施例，所述激光器是Nd：YAG激光器。
根据一个优选实施例，管道构造成引导流体流，其中管道具有倾斜管道部分，其中管道限定用于流体流的流动通道，
分离元件布置在管道的倾斜管道部分中的出口处，用于分离在管道的倾斜管道部分中流动的流体流的一部分，以产生流体样本流，以及
流动室与分离元件流体相连。
根据一个优选实施例，管道构造成引导流体流，其中管道具有倾斜管道部分，其中管道限定用于流体流的流动通道，
管道的倾斜管道部分具有出口，
竖直壁部件位于管道的倾斜管道部分的出口处，
流体流构造成被从管道的倾斜管道部分的出口引导至竖直壁部件上，以产生流体样本流，以及
竖直壁部件构造成沿着竖直壁部件将流体样本流引导至流动室。
保护壁中的孔构造成允许由电磁能量源产生的电磁能穿过保护壁。
保护壁的目的是保护光谱系统免受流体样本流的流体的影响。
保护壁的目的可以是保护电磁能量源和光谱系统免受流体样本流的流体的影响。
附图说明
在下文中，将参考附图更详细地描述本实用新型，其中：
图1示出了流体的发射光谱设备的第一实施例的一部分，
图2示出了流体的发射光谱设备的第二实施例的一部分，
图3示出了流体的发射光谱设备的第三实施例的一部分，
图4以剖切侧视图示出了流体的发射光谱设备的一个实施例的细节，
图5以剖切侧视图示出了流体的发射光谱设备的一个实施例的细节，
图6以剖切侧视图示出了流体的发射光谱设备的一个实施例的细节，以及
图7示出了流体的发射光谱设备的一个实施例。
具体实施方式
本实用新型涉及流体的发射光谱方法和流体的发射光谱设备。
该发射光谱方法例如可以在电感耦合等离子体发射分光光度计 (ICP-OES)设备和电弧火花OES设备中实施。
相应地，该发射光谱设备可以是电感耦合等离子体发射分光光度计(ICP-OES)设备或电弧火花OES设备。
首先，将更详细地描述流体的发射光谱方法以及该发射光谱方法的一些实施例和变型方案。
该发射光谱方法包括引导流体样本流1通过流动室2。
该发射光谱方法包括从电磁能量源4施加电磁能3至流动通过流动室2的流体样本流1的表面5上，以在流动通过流动室6的流体样本流1中诱发等离子体10。
该发射光谱方法包括在光谱系统9的分光计8中接收通过等离子体6发射的光7并分析通过等离子体10发射的光7。
该发射光谱方法包括在流动通过流动室2的流体样本流1和光谱系统9的分光计8之间设置保护壁10，使得在保护壁10和流动通过流动室2的流体样本流1之间形成空隙。
该发射光谱方法包括向保护壁10提供孔11，以允许通过等离子体6发射的光7穿过保护壁10。
该发射光谱方法可以包括提供保护壁10，使得保护壁10具有面向流动通过流动室2的流体样本流1的第一侧12。孔11在保护壁10 的第一侧12处的直径可以介于4mm和9mm之间，优选介于5mm和 7mm之间，例如为约6mm。
该发射光谱方法可以包括提供保护壁10，使得保护壁10具有远离流动通过流动室2的流体样本流1的第二侧13。
该发射光谱方法可以包括提供保护壁10，使得第一侧12是平面状的、并且第二侧13是平面状的、并且第一侧12和第二侧13平行。第一侧12和第二侧13之间的距离可以例如介于0.5mm和20mm之间。
在该发射光谱方法中使用的流动室2可以包括面向保护壁10的竖直稳定表面14，并且保护壁10可以设置成使得保护壁10的第一侧12 与竖直稳定表面14之间的水平距离介于20mm和40mm之间，优选介于25mm和35mm之间，例如为28mm。
该发射光谱方法可以包括对保护壁10的第二侧13吹送气体15。
该发射光谱方法可以包括对保护壁10的第二侧13吹送气体15，使得气体15穿过保护壁10中的孔11。
形成在保护壁10中的孔11具有朝向保护壁10的第一侧12呈锥形的圆锥形或锥形结构，使得孔11在保护壁10的第一侧12处的直径可以介于4mm和9mm之间、优选介于5mm和7mm之间、例如为约 6mm。形成在保护壁10中的孔11具有的内表面24可以相对于孔11 的中心轴线A以介于5°和15°之间的角度B倾斜。
形成在保护壁10中的孔11可以具有圆形的横截面。
形成在保护壁10的孔11可以至少部分地具有抛物线锥形的形状。
形成在保护壁10的孔11可以至少部分地具有双曲线锥形的形状。
形成在保护壁10中的孔11可以具有圆形的横截面，其直径介于 4mm和9mm之间、优选介于5mm和7mm之间、例如为约6mm。
该发射光谱方法可以包括提供含有聚合物(例如聚四氟乙烯 (PFTE))的保护壁10。
在该发射光谱方法中，电磁能3的电磁能量源4和光谱系统9的分光计8可以通过窗口21而与流动室2分离开，并且保护壁10可以设置在流体样本与窗口21之间，如图1和3中所示。
在该发射光谱方法中，光谱系统9的分光计8可以通过窗口21 而与流动室2分离开，并且保护壁10可以设置在流体样本和窗口21 之间，如图1中所示。
该发射光谱方法可以包括在气体中将源自等离子体6的光7引导至光谱系统9的分光计8。
该发射光谱方法可以包括在真空中将源自等离子体6的光7引导至光谱系统9的分光计8。
该发射光谱方法可以包括在不使用光纤的情况下将从等离子体6 发射的光7引导至光谱系统9的分光计8。
该发射光谱方法包括使用下列中的任一者作为电磁能3的电磁能量源4：例如Nd:YAG激光器的激光器(如图1中所示)、以及电弧火花发生器(如图2中所示)。
如图1和2中所示，该发射光谱方法可以包括将流体流22引导至具有倾斜管道部分18的管道17中、借助设置在管道17的倾斜管道部分18中的出口19处的分离元件20而分离在管道17的倾斜管道部分 18中流动的流体流22的一部分以产生流体样本流1、以及将流体样本流1从分离元件20引导至流动室2。
如图3中所示，该发射光谱方法可以包括将流体流22引导至具有倾斜管道部分18的管道17中、将流体流22从管道17的倾斜管道部分18的出口19引导在竖直壁部件23上以形成流体样本流1、以及沿着竖直壁部件23将流体样本流1引导至流动室2。
如图1中所示，该发射光谱方法可以包括在保护壁10中设置孔 11，以便额外地允许由电磁能量源4产生的电磁能3穿过保护壁10。
接下来，将更详细地描述流体的发射光谱设备以及该发射光谱设备的一些实施例和变型方案。
该发射光谱设备包括构造成接收和释放流体样本流1的流动室2，使得流体样本流1流动通过流动室2。
该发射光谱设备包括电磁能量源4，所述电磁能量源用于将电磁能3施加至流动通过流动室2的流体样本流1的表面5上，以在流动通过流动室2的流体样本流1中诱发等离子体6。
该发射光谱设备包括光谱系统9，所述光谱系统包括分光计8，用于接收通过等离子体6发射的光7并分析通过等离子体6发射的光7。
该发射光谱设备包括介于流动通过流动室2的流体样本流1和光谱系统9的分光计8之间的保护壁10，使得在保护壁10和流动通过流动室2的流体样本流1之间形成空隙。
保护壁10包括孔11，用于允许通过等离子体6发射的光7穿过保护壁10。
保护壁10可以具有面向流动通过流动室2的流体样本流1的第一侧12。孔11在保护壁10的第一侧12处的直径可以介于4mm和9mm 之间，优选介于5mm和7mm之间，例如为约6mm。
保护壁10可以具有远离流动通过流动室2的流体样本流1的第二侧13。
第一侧12可以是平面状的，第二侧13可以是平面状的，并且第一侧12和第二侧13可以是平行的。
流动室2可以包括面向保护壁10的竖直稳定表面14，并且保护壁10的第一侧12和竖直稳定表面14之间的水平距离介于20mm和 40mm之间、优选介于25mm和35mm之间、例如为28mm。
竖直稳定表面14和保护壁10的面向流动通过流动室2的流体样本流1的第一侧12可以是平行的。第一侧12和第二侧13之间的距离可以例如介于0.5mm和20mm之间。
该发射光谱设备可以包括构造成对保护壁10的第二侧13吹送气体15的吹气器件16。吹气器件16可以构造成对保护壁10的第二侧 13吹送气体15，使得气体15穿过保护壁10中的孔11。
保护壁10中的孔11可以具有朝向保护壁10的第一侧12呈锥形的圆锥形或锥形结构，如图5中所示。孔11在保护壁10的第一侧12 处的直径可以介于4mm和9mm之间，优选介于5mm和7mm之间，例如为约6mm。孔11的内表面24可以相对于孔11的中心轴线A以介于5°和15°之间的角度B倾斜。
保护壁10中的孔11可以具有圆形的横截面和圆筒形的结构，如图4中所示。
保护壁10中的孔11可以具有圆形的横截面，其直径介于4mm 和9mm之间、优选介于5mm和7mm之间、例如为约6mm。
保护壁10中的孔11可以至少部分地具有抛物线锥形的形状。
保护壁10中的孔11可以至少部分地具有双曲线锥形的形状。
保护壁10可以包含聚合物，例如聚四氟乙烯(PFTE)。
电磁能量源4和光谱系统9的分光计8可以通过窗口21而与流动室2分离开，并且保护壁10可以设置在流体样本和窗口21之间，如图1和3中所示。
光谱系统9的分光计8可以通过窗口21而与流动室2分离开，并且保护壁10可以设置在流体样本和窗口21之间，如图2中所示。
该发射光谱设备可以构造成在气体中将通过等离子体6发射的光 7引导至光谱系统9的分光计8。
该发射光谱设备可以构造成在真空中将通过等离子体6发射的光 7引导至光谱系统9的分光计8。
该发射光谱设备可以构造成在不使用光纤的情况下将通过等离子体6发射的光7引导至光谱系统9的分光计8。
电磁能量源4可以是下列中的任一者：例如Nd:YAG激光器的激光器(如图1中所示)、以及电弧火花发生器(如图2所示)。
如图1和2中所示，该发射光谱设备可以包括构造成引导流体流 22的管道17，其中管道17具有倾斜管道部分18，其中管道17限定用于流体流22的流动通道，并且该发射光谱设备可以包括设置在管道 17的倾斜管道部分18中的出口19处的分离元件20，用于分离在管道 17的倾斜管道部分18中流动的流体流22的一部分以产生流体样本流 1，其中流动室2与分离元件20流体相连。
如图3中所示，该发射光谱设备可以包括：构造成引导流体流22 的管道17，其中管道17具有倾斜管道部分18和位于管道17的倾斜管道部分18中的出口19，其中管道17限定用于流体流22的流动通道；以及位于管道17的倾斜管道部分18的出口19处的竖直壁部件 23。在这种情况下，流体流22构造成被从管道17的倾斜管道部分18 的出口19引导至竖直壁部件23上以产生流体样本流1，并且竖直壁部件23构造成沿着竖直壁部件23将流体样本流1引导至流动室2。
保护壁10中的孔11可以构造成允许由电磁能量源4产生的电磁能3穿过保护壁10。
对于本领域技术人员而言显而易见的是，随着技术的推进，本实用新型的基本构思可以以各种方式实施。因而本实用新型及其实施例不限于上述示例，而是可以在权利要求的范围内改变。
Claims (27)
1.一种流体的发射光谱设备，包括：
流动室(2)，所述流动室构造成接收和释放流体样本流(1)，使得流体样本流(1)流动通过流动室(2)，
电磁能量源(4)，所述电磁能量源用于将电磁能(3)施加至流动通过流动室(2)的流体样本流(1)的表面(5)上，以在流动通过流动室(2)的流体样本流(1)中诱发等离子体(6)，
光谱系统(9)，所述光谱系统包括用于接收通过等离子体(6)发射的光(7)并分析通过等离子体(6)发射的光(7)的分光计(8)，以及
保护壁(10)，所述保护壁位于流动通过流动室(2)的流体样本流(1)和光谱系统(9)的分光计(8)之间，使得在保护壁(10)与流动通过流动室(2)的流体样本流(1)之间形成空隙，
其中，保护壁(10)具有孔(11)，所述孔用于允许通过等离子体(6)发射的光(7)穿过保护壁(10)，
其特征在于
保护壁(10)具有面向流动通过流动室(2)的流体样本流(1)的第一侧(12)，
流动室(2)包括面向保护壁(10)的竖直稳定表面(14)，
保护壁(10)的第一侧(12)与竖直稳定表面(14)之间的水平距离介于20mm和40mm之间，以及
孔(11)在保护壁(10)的第一侧(12)处的直径介于4mm和9mm之间。
2.根据权利要求1所述的发射光谱设备，其特征在于
保护壁(10)具有远离流动通过流动室(2)的流体样本流(1)的第二侧(13)。
3.根据权利要求2所述的发射光谱设备，其特征在于
第一侧(12)是平面状的，第二侧(13)是平面状的，并且第一侧(12)和第二侧(13)平行。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的发射光谱设备，其特征在于
保护壁(10)的第一侧(12)与竖直稳定表面(14)之间的水平距离介于25mm和35mm之间。
5.根据权利要求4所述的发射光谱设备，其特征在于
保护壁(10)的第一侧(12)与竖直稳定表面(14)之间的水平距离为28mm。
6.根据权利要求1至3中的任一项所述的发射光谱设备，其特征在于
吹气器件(16)构造成对保护壁(10)的第二侧(13)吹送气体(15)。
7.根据权利要求6所述的发射光谱设备，其特征在于
吹气器件(16)构造成对保护壁(10)的第二侧(13)吹送气体(15)，使得气体(15)穿过保护壁(10)中的孔(11)。
8.根据权利要求1至3中的任一项所述的发射光谱设备，其特征在于
保护壁(10)中的孔(11)具有朝向保护壁(10)的第一侧(12)呈锥形的圆锥形结构，以及
孔(11)在保护壁(10)的第一侧(12)处的直径介于5mm和7mm之间。
9.根据权利要求8所述的发射光谱设备，其特征在于
孔(11)在保护壁(10)的第一侧(12)处的直径为6mm。
10.根据权利要求8所述的发射光谱设备，其特征在于
孔(11)的内表面(24)相对于孔(11)的中心轴线(A)以介于5°和15°之间的角度(B)倾斜。
11.根据权利要求1至3中的任一项所述的发射光谱设备，其特征在于
保护壁(10)中的孔(11)具有圆形的横截面。
12.根据权利要求1至3中的任一项所述的发射光谱设备，其特征在于
保护壁(10)中的孔(11)至少部分地具有抛物线锥形的形状。
13.根据权利要求1至3中的任一项所述的发射光谱设备，其特征在于
保护壁(10)中的孔(11)至少部分地具有双曲线锥形的形状。
14.根据权利要求1至3中的任一项所述的发射光谱设备，其特征在于
保护壁(10)中的孔(11)具有圆形的横截面，其直径介于4mm和9mm之间。
15.根据权利要求1至3中的任一项所述的发射光谱设备，其特征在于
保护壁(10)中的孔(11)具有圆形的横截面，其直径介于5mm和7mm之间。
16.根据权利要求1至3中的任一项所述的发射光谱设备，其特征在于
保护壁(10)中的孔(11)具有圆形的横截面，其直径为6mm。
17.根据权利要求1至3中的任一项所述的发射光谱设备，其特征在于
保护壁(10)含有聚合物。
18.根据权利要求17所述的发射光谱设备，其特征在于
所述聚合物为聚四氟乙烯。
19.根据权利要求1至3中的任一项所述的发射光谱设备，其特征在于
电磁能量源(4)和光谱系统(9)的分光计(8)借助窗口(21)而与流动室(2)分离开，并且保护壁(10)设置在流体样本和窗口(21)之间。
20.根据权利要求1至3中的任一项所述的发射光谱设备，其特征在于
所述发射光谱设备构造成在气体中将通过等离子体(6)发射的光(7)引导至光谱系统(9)的分光计(8)。
21.根据权利要求1至3中的任一项所述的发射光谱设备，其特征在于
所述发射光谱设备构造成在真空中将通过等离子体(6)发射的光(7)引导至光谱系统(9)的分光计(8)。
22.根据权利要求1至3中的任一项所述的发射光谱设备，其特征在于
所述发射光谱设备构造成在不使用光纤的情况下将通过等离子体(6)发射的光(7)引导至光谱系统(9)的分光计(8)。
23.根据权利要求1至3中的任一项所述的发射光谱设备，其特征在于
电磁能量源(4)是下列中的任一者：激光器、以及电弧火花发生器。
24.根据权利要求23所述的发射光谱设备，其特征在于
所述激光器是Nd：YAG激光器。
25.根据权利要求1至3中的任一项所述的发射光谱设备，其特征在于
管道(17)构造成引导流体流(22)，其中管道(27)具有倾斜管道部分(18)，其中管道(17)限定用于流体流(22)的流动通道，
分离元件(20)布置在管道(17)的倾斜管道部分(18)中的出口(19)处，用于分离在管道(17)的倾斜管道部分(18)中流动的流体流(22)的一部分，以产生流体样本流(1)，以及
流动室(2)与分离元件(20)流体相连。
26.根据权利要求1至3中的任一项所述的发射光谱设备，其特征在于
管道(17)构造成引导流体流(22)，其中管道(17)具有倾斜管道部分(18)，其中管道(17)限定用于流体流(22)的流动通道，
管道(17)的倾斜管道部分(18)具有出口(19)，
竖直壁部件(23)位于管道(17)的倾斜管道部分(18)的出口(19)处，
流体流(22)构造成被从管道(17)的倾斜管道部分(18)的出口(19)引导至竖直壁部件(23)上，以产生流体样本流(1)，以及
竖直壁部件(23)构造成沿着竖直壁部件(23)将流体样本流(1)引导至流动室(2)。
27.根据权利要求1至3中的任一项所述的发射光谱设备，其特征在于
保护壁(10)中的孔(11)构造成允许由电磁能量源(4)产生的电磁能(3)穿过保护壁(10)。
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