CN2084617U - 交变纵向磁场塞曼效应测汞仪 - Google Patents

Abstract

一种改进的塞曼效应测汞仪，即交变纵向磁场塞 曼效应测汞仪。它可以广泛用于冶金、地质、环保、防 疫、商检、化工等部门对微量汞进行直接取样测定。 其改进之处是：使汞特征普线发生塞曼分裂的装置由 交流电磁铁和汞放电灯构成，交流电磁的两磁极彼此 相对，其中有一磁极的中心开有一透光的锥形孔，小 孔朝向另一磁极，大孔朝向聚光透镜，汞放电灯置于 两磁极之间，并对准磁极上的锥形孔，其光轴方向与 磁力线平行。

Description

本实用新型属于一种改进的利用塞曼效应来测定汞元素的理化分析检测仪器。

测汞仪广泛用于治金、地质、环保、防疫、商检、化工等部门。目前国内厂家所生产的测汞仪，不外乎冷原子吸收和原子荧光两种。它们的共同特点是被测试样都必须经过一番化学或物理方法的预处理，这样不仅试样在处理过程中易遭污染和损耗而带来测定误差，而且处理试样既费时又费力，还费试剂，同时会对操作实验人员产生一定的毒害。

目前国外又推出一种利用塞曼效应来测定汞的仪器，比较典型的如日本日立公司生产的“日立——51”型测汞仪。塞曼（ZEEMAN）效应也叫蔡曼效应，是一种磁光效应，是目前世界上应用来测定汞成份的最有效的方法之一。“日立——51”型测汞仪的特点是采用恒定横向磁场塞曼效应，试样无需预处理即可直接加热至原子化而进行测定。但恒定横向磁场塞曼效应测汞仪所采用的磁铁为永久磁铁，磁场强度不随时间而发生变化，磁力线与仪器光轴方向是相互垂直的，这样，汞在磁场中特征普线会分裂为π线和两条±δ线，就必须用旋转的检偏器（罗匈棱镜）将π线和两条±δ线分开后，再使它们分别进入有被测试样原子蒸气的吸收池，对被测试样进行测定。因此，目前利用塞曼效应来测定汞的仪器中，都必须使用检偏器，不仅成本高，制作复杂，而且，会造成能量损耗，使仪器信噪比恶化，直接影响到仪器的测定精度。另外，要制作高磁场强度的永久磁铁，其制做费用较高，也会加大仪器的总造价。

本实用新型的目的是研制一种不需要检偏器（罗匈棱镜），并且具有测定方便、快速、准确和成本低廉的塞曼效应测汞仪。

本实用新型的技术方案是用交流电磁铁取代永久磁铁来使汞特征普线产生塞曼效应，进而对试样汞进行定量测定。为了实现这一技术方案，本实用新型设计了一个由交流电磁铁和汞放电灯构成的既能使汞特征普线在其磁场中产生塞曼位移，又只能在光轴方向观察到±δ线，而无需使用检偏器的交变纵向磁场塞曼效应装置。该装置的交流电磁铁两磁极彼此相对，中间相隔2至5毫米的距离，在一磁极的中心开有一透光的锥形孔，其小孔朝向另一磁极，口径为2至5毫米，大孔朝向磁铁外部的聚光透镜，口径为8至14毫米；在交流电磁铁两磁极之间安放一个汞放电灯，使汞放电灯中心对准磁极上的锥形孔，其光轴方向与磁力线平行；该汞放电灯的两头为球形，球形部分的直径为6至15毫米，中间为棒形，棒形部份直径为2－4毫米，长度为20至40毫米，其中棒形部份置于交流电磁铁两磁极之间，球形部份置于磁极之外；汞放电灯的电极安装在它的两头球形内。

交流电磁铁用市电作为电源，其两磁极之间的磁场强度为10000高斯到16000高斯；汞放电灯的供电电压为1000至1300伏特，频率为1.5KH。

本实用新型的优点在于，由于采用了特别设计的由交流电磁铁和置于其磁极之间汞放电灯所组成的交变纵向磁场塞曼效应装置，就使得汞放电灯发出的汞特征普线的光轴方向与磁场磁力线方向能相互平行，这样，相对于光轴方向来说，磁铁的磁场就是一个所谓的“交变纵向磁场”。而交变磁场在电源的每一交流变化周期中，均可获得瞬时零磁场，此时在磁场中光源的光既不会产生谱线塞曼位移，又处于吸收线轮廓中心，有最大的吸收系数，此时的光就取代了恒定横向磁场中的π线，产生背景吸收和原子吸收；随着时间的变化，零磁场消失，此时在磁场中的光产生塞曼位移，普线分裂为π线和±δ线，但由于交变纵向磁场在光轴方向只能观察到±δ线，因此，就可完全取消用于分开π线和±δ线的检偏器。另外，用交流电磁铁取代高磁场强度的永久磁铁，降低了仪器的成本。

本实用新型的积极效果在于，由于不需要检偏器，就避免了光能量的损失和检偏器旋转时所造成的信噪比恶化，使得该仪器的灵敏度小于1ppb，可满足微量汞的测定要求。

附图说明

图1为交变纵向磁场塞曼效应装置示意图；图2为交变纵向磁场塞曼效应装置俯视图；图3为交变纵向磁场塞曼应测汞仪方框图。其中，1、交流电磁铁，2、锥形孔，3、磁极，4、开锥形孔的磁极，5、电磁铁线圈，6、汞放电灯，7、聚光透镜。

实施例：

首先制作一个由交流电磁铁和汞放电灯组成的交变纵向磁场塞曼装置。具体制作为，（1）用加工改制过的E型硅钢片和漆包线绕制一个用市电作为电源的交流电磁铁。该电磁铁的两磁极彼此相对，中间相隔3.5毫米的距离，在一磁极的中心开一透光的锥形孔，小孔口径为3.5毫米，朝向另一磁板，大孔口径为10毫米，朝向磁铁外部的聚光透镜。交流电磁铁硅钢片的规格和线圈的匝数要满足两磁极之间的磁场强度达到13000高斯；（2）汞放电灯用石英玻璃材料制作成哑铃形，即两头呈球形，中间呈棒形，两头球形的直径为10毫米，中间棒形的直径为3毫米，长度为30毫米，在两头球形部分装有放电电极，整个汞灯内充有汞蒸气；（3）把制作好的交流电磁铁和汞放电灯组合安装起来，即把汞放电灯的棒形部份置于交流电磁铁的两磁极之间，球形部份露于磁极之外，并让置于两磁极之间的棒形部份的中心对准磁极上所开的锥形孔。

然后制作仪器的其它部份，包括电热原子化器吸收池，光电转换倍增管，放大电路；读数显示器等。

通过把各部份按照设计要求组合连接安装起来，就做成了一台完整的，可独立使用的交变纵向磁场塞曼效应测汞仪。经过实测，该仪器的主要技术指标达到：1、灵敏度：小于1ppb；2、测定精度：（RSD）小于5％。

Claims (3)

1、一种塞曼效应测汞仪，其特征在于，使汞特征普线发生塞曼分裂的装置是由交流电磁铁和汞放电灯构成，交流电磁铁的两磁极彼此相对，其中有一磁极的中心开有一透光的锥形孔，小孔朝向另一磁极，大孔朝向聚光透镜，汞放电灯置于两磁极之间，并对准磁极上的锥形孔，其光轴方向与磁力线平行。

2、按照权利要求1所述的塞曼效应测汞仪，其特征在于，两磁极之间的距离为2至5毫米，在磁极上所开的锥形孔，其小孔口径为2至5毫米，大孔口径为8至14毫米。

3、按照权利要求1所述的塞曼效应测汞仪，其特征在于，汞放电灯的两头呈球形，中间呈棒形，电极安置在两头球形内，棒形部分直径为2至4毫米，长度20至40毫米，球形部分直径为6至15毫米。

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