CN215263131U - 一种适用于原子光谱仪器的雾化进样装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种适用于原子光谱仪器的雾化进样装置，包括旋流雾室、雾化器及气液分离装置（30），旋流雾室包括雾室本体（11）、第一支管（12）、第二支管（13）、第三支管（14）、气雾出口（15）及废液出口（16），雾化器包括第一雾化器（21）、第二雾化器（22）与第三雾化器（23），气液分离装置（30）固定设置在雾室本体（11）内且位于雾室本体（11）远离支管的一侧，气液分离装置（30）的进气口位于靠近支管的一侧且气液分离装置（30）分别与气雾出口（15）、废液出口（16）连通。该进样装置结构简单、性能稳定、元素测定种类可调，可同时对水样中痕量氢化物发生元素、痕量重金属元素及微量金属元素进行分析，分析效率高、稳定性好。

Description

一种适用于原子光谱仪器的雾化进样装置

技术领域

本实用新型涉及金属元素检测仪器技术领域，具体涉及一种适用于原子光谱仪器的雾化进样装置。

背景技术

原子光谱仪器是用于材料、环境和生命科学等领域中元素的成分、状态、迁移、代谢规律研究的测试工具，主要包括原子吸收光谱、原子发射光谱以及原子荧光光谱等。

进样装置是原子光谱仪器的重要组成部分，能显著影响仪器灵敏度、精确性与稳定性。现有原子光谱仪器的进样方法和装置种类很多，例如电感耦合等离子体原子发射光谱（ICP-AES）采用的雾化器与雾室组合的进样装置，能够实现多元素同时检测，但该进样系统样品引入效率只有1～2%，超过95%的样品被排入废液，因此仅可满足微量级金属元素的检测要求，对超痕量重金属元素（如Hg、As、Sb、Sn等）分析效果不佳；又例如原子荧光光谱（AFS）采用氢化物发生器与气液分离装置组合的进样装置，主要用于Hg、As、Sb、Sn等超痕量重金属元素的测定，该法对氢化物发生元素灵敏度高，但受激发光源影响较大，检测元素种类有限。

同时，传统液液混合反应方式的氢化物发生效率低，并且反应过程产生的水雾进入后续检测装置将导致信号稳定性降低。

实用新型内容

针对以上现有技术存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种适用于原子光谱仪器的雾化进样装置，该进样装置结构简单、性能稳定、元素测定种类可调，可同时对水样中（超）痕量氢化物发生元素(As、Hg、Sb和Sn等)，痕量重金属元素(Cd、Cu、Cr、Ni、Pb、T、V、Zn等)以及微量金属元素(Na、K、Mg、Ca、Fe等) 进行分析，具有稳定性好和灵敏度高等特点。

本实用新型的目的通过以下技术方案实现：

一种适用于原子光谱仪器的雾化进样装置，包括旋流雾室、雾化器以及气液分离装置，其特征在于：所述旋流雾室包括雾室本体、第一支管、第二支管、第三支管、气雾出口以及废液出口，所述第一支管、第二支管以及第三支管均设置在所述雾室本体的同一侧且所述第二支管的中轴线与所述雾室本体中心横截面的中轴线共线，所述第一支管与所述第三支管关于所述第二支管对称且第一支管与第三支管的中轴线相互垂直，所述雾室本体上端中部设置气雾出口、雾室本体下端中部设置废液出口；所述雾化器包括第一雾化器、第二雾化器与第三雾化器，且所述第一雾化器、第二雾化器与第三雾化器分别安装在第一支管、第二支管以及第三支管中且雾化器与对应支管的中轴线共线；所述气液分离装置固定设置在所述雾室本体内且位于雾室本体远离支管的一侧，所述气液分离装置的进气口位于靠近支管的一侧且所述气液分离装置分别与所述气雾出口、所述废液出口连通。

作进一步优化，所述第一支管内径（即第一支管与第一雾化器连接处直径）为5mm，所述第二支管、所述第三支管的内径（即第二支管与第二雾化器、第三支管与第三雾化器连接处的直径）均为6mm。

作进一步优化，所述第一雾化器、第二雾化器以及第三雾化器均由载液管、本体管壳与载气管组成，所述载液管与所述本体管壳组成同轴管且所述载液管位于所述本体管壳内，所述载气管设置在所述本体管壳的一侧且与所述本体管壳内部连通。

作进一步优化，所述第一雾化器与所述第三雾化器喷口的距离为1～5mm，有利于氢化物发生元素的进样。

作进一步优化，所述第一雾化器与所述第三雾化器喷口距所述雾室本体中心的距离比所述第二雾化器喷口距所述雾室本体中心的距离短。

优选的，所述本体管壳、所述雾室本体以及气液分离装置均采用特氟龙材料制成。

作进一步优化，所述载液管远离所述雾室本体的一端均外接一蠕动泵；所述载气管远离所述本体管壳的一端与一氩气通入装置连接。

作进一步优化，所述气液分离装置包括分离装置本体、进气管、进气口斜挡板、支撑横板以及分离板组件，所述进气管与所述分离装置本体的进气口固定连接、为喇叭形状且进气管靠近支管的一端为大端；所述进气口斜挡板固定设置在所述分离装置本体内部靠近所述进气口的一端；所述支撑横板固定设置在所述分离装置本体内部远离所述进气口一侧的内壁且所述支撑横板与所述分离装置本体顶壁之间设置分离板组件，所述分离板组件包括长斜挡板与短斜挡板，所述长斜挡板均匀分布在所述支撑横板上、所述短斜挡板均匀分布在所述分离装置本体顶壁且所述长斜挡板与短斜挡板呈阶梯式分布。

作进一步优化，所述支撑横板上开设若干通孔且所述通孔与所述长斜挡板不相互干涉；所述支撑横板远离所述分离装置本体一侧的下端面设置一倾斜导流板且所述倾斜导流板向远离所述进气口斜挡板的一侧倾斜。

作进一步优化，所述进气口斜挡板、所述支撑横板、所述长斜挡板、所述短斜挡板以及所述倾斜导流板与所述分离装置本体前后两侧侧壁连接处之间设置密封条。

作进一步优化，所述废液出口处设置同轴管，包括废液外管与废液内管，所述废液外管与所述雾室本体固定连接，所述废液内管外壁通过连接块与所述废液外管内壁固定连接，所述废液内管与所述气液分离装置下端通过导管连通，所述气液分离装置上端通过导管与所述气雾出口连通。

本实用新型具有如下技术效果：

本实用新型通过雾化器、旋流雾室与气液分离装置的组合，耐用性和抗腐蚀强，适合于各种复杂液体（酸碱、有机溶液等）的直接进样，可消除Hg、As等元素器壁吸附引发的记忆效应，减少样品间清洗时间和试剂用量；同时，采用三根支管与三个雾化器并具体限定其位置，使其产生雾化作用并同时增强旋流雾室内压，样品溶液雾化产生的超细气雾分散悬浮性能更好，不易被旋流雾室直接分离排出，从而显著提高样品引入效率、降低元素检出限；并且，通过气液分离装置与雾化器的配合，实现溶液在三个雾化器碰撞雾化后（即溶液碰撞后以超细超细气溶胶喷雾形式在旋流雾室内运动），以极大的气压进入气液分离装置内，从而提高气液分离效率、增加气液分离的效果，使得氢化物发生反应速率和程度显著增强。

本实用新型可作为多种原子光谱仪器（如原子荧光光谱、原子吸收光谱和电感耦合等离子体原子发射光谱等）的进样系统，可通过控制雾化气流量和液体引入速率的方式调控样品引入和氢化物发生效率，进而满足仪器对不同元素的灵敏度要求，适用于多元素同时检测，检测灵敏度高、准确性强、稳定性好。

附图说明

图1为本实用新型实施例中进样装置的整体结构示意图。

图2为本实用新型实施例中进样装置的整体剖视图。

图3为图2的A向局部放大图。

图4为图2的B向局部放大图。

其中，11、雾室本体；12、第一支管；13、第二支管；14、第三支管；15、气雾出口；16、废液出口；160、连接块；161、废液外管；162、废液内管；21、第一雾化器；22、第二雾化器；23、第三雾化器；201、载液管；202、本体管壳；203、载气管；30、气液分离装置；301、导管；31、分离装置本体；32、进气管；33、进气口斜挡板；34、支撑横板；340、通孔；341、倾斜导流板；35、分离板组件；351、长斜挡板；352、短斜挡板。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1～4所示，一种适用于原子光谱仪器的雾化进样装置，包括旋流雾室、雾化器以及气液分离装置30，其特征在于：旋流雾室包括雾室本体11、第一支管12、第二支管13、第三支管14、气雾出口15以及废液出口16，第一支管12、第二支管13以及第三支管14均设置在雾室本体的同一侧且第二支管13的中轴线与雾室本体11中心横截面的中轴线共线（如图1、图2所示），第一支管12与第三支管14关于第二支管13对称且第一支管12与第三支管14的中轴线相互垂直（如图2所示），雾室本体11上端中部设置气雾出口15、雾室本体11下端中部设置废液出口16；雾化器包括第一雾化器21、第二雾化器22与第三雾化器23，且第一雾化器21、第二雾化器22与第三雾化器23分别安装在第一支管12、第二支管13以及第三支管14中且雾化器与对应支管的中轴线共线（即第一雾化器21中轴线与第一支管12中轴线共线，第二雾化器22中轴线与第二支管13中轴线共线，第三雾化器23中轴线与第三支管14中轴线共线）；气液分离装置30固定设置在雾室本体11内且位于雾室本体11远离支管的一侧（如图2所示，支管设置在雾室本体11左侧、则气液分离装置30设置在雾室本体11内的右侧），气液分离装置30的进气口位于靠近支管的一侧且气液分离装置30分别与气雾出口15、废液出口16连通。

第一支管12内径为5mm（即第一支管12与第一雾化器21连接处直径为5mm），第二支管13、第三支管14的内径均为6mm（即第二支管13与第二雾化器22、第三支管14与第三雾化器23连接处的直径为6mm）；第一雾化器21、第二雾化器22以及第三雾化器23均由载液管201、本体管壳202与载气管203组成，载液管201与本体管壳202组成同轴管且载液管201位于本体管壳202内，载气管203设置在本体管壳202的一侧且与本体管壳202内部连通（如图2所示）。第一雾化器21与第三雾化器23喷口的距离为1～5mm，有利于氢化物发生元素的进样。第一雾化器21与第三雾化器23喷口距雾室本体11中心的距离比第二雾化器喷口22距雾室本体11中心的距离短（如图2所示）。载液管201远离雾室本体11的一端均外接一蠕动泵（图中未标示，按本领域常规设计进行设置，为本领域的公知常识，本申请实施方式中不做过多论述）；载气管203远离本体管壳202的一端与一氩气通入装置（图中未标示，按本领域常规设计进行设置，为本领域的公知常识，本申请实施方式中不做过多论述）连接。

本体管壳202、雾室本体11以及气液分离装置30均采用特氟龙材料制成。

气液分离装置30包括分离装置本体31、进气管32、进气口斜挡板33、支撑横板34以及分离板组件35，进气管32与分离装置本体31的进气口固定连接、为喇叭形状且进气管32靠近支管的一端为大端；进气口斜挡板33固定设置在分离装置本体31内部靠近进气口的一端；支撑横板34固定设置在分离装置本体31内部远离进气口一侧的内壁且支撑横板34与分离装置本体31顶壁之间设置分离板组件35，分离板组件35包括长斜挡板351与短斜挡板352，长斜挡板351均匀分布在支撑横板34上、短斜挡板352均匀分布在分离装置本体31顶壁且长斜挡板351与短斜挡板352呈阶梯式分布（如图3所示）。支撑横板34上开设若干通孔340且通孔340与长斜挡板351不相互干涉（用于水滴的下落）；支撑横板34远离分离装置本体31一侧的下端面设置一倾斜导流板341且倾斜导流板341向远离进气口斜挡板33的一侧倾斜（如图3所示）；进气口斜挡板33、支撑横板34、长斜挡板351、短斜挡板352以及倾斜导流板341与分离装置本体31前后两侧侧壁连接处之间设置密封条（图中未标示，按本领域常规设计进行设置，为本领域的公知常识，本申请实施方式中不做过多论述）。

废液出口16处设置同轴管，包括废液外管161与废液内管162，废液外管161与雾室本体11固定连接，废液内管162外壁通过连接块160与废液外管161内壁固定连接，废液内管162与气液分离装置30下端通过导管301连通，气液分离装置30上端通过导管301与气雾出口15连通。

工作原理：

若进行多种元素同时分析时（氢化物发生元素和非氢化物发生元素），分别将样品溶液通过蠕动泵输入第二雾化器22、将盐酸溶液经蠕动泵输入第一雾化器21、将硼氢化钾溶液经蠕动泵输入第三雾化器23，三股溶液经载液管201在各自的雾化器内流通，同时通过氩气通入装置分别向三个雾化器的载气管203通入氩气，三股溶液在氩气的作用下形成气溶胶喷雾喷出，然后在雾室本体11内汇聚碰撞并进一步破碎分解为超细雾滴。超细雾滴又由于碰撞以及三个雾化器产生的压力，经进气管32进入气液分离装置30中，由于进气管32为喇叭状、导致两端的体积不同，因此加速超细雾滴进入气液分离装置30；进入分离装置本体31的超细雾滴流速快，与进气口斜挡板33发生碰撞，气体发生转向并沿进气口斜挡板33向分离装置本体31顶部攀升，由于气相与液相的密度差，液态水在碰撞后惯性力的作用下、与气流发生分离、从而流向分离装置本体31底部，经分离后的气流经倾斜导流板341导向继续向上运动，经分离板组件35进行多次气相与液相分离后、通过导管301流向气雾出口15、分离出的液相水滴经通孔340与倾斜导流板341通过导管301流向废液出口16。其中，氢化物发生元素以气相氢化物或液相溶解态氢化物形式进入仪器，非氢化物发生元素以离子态形式进入仪器，有效避免样品损失、与液滴一同进入废液收集装置。

若要进行部分元素（即不含氢化物发生元素）分析时，样品溶液经蠕动泵输入第二雾化器22、超纯水经蠕动泵输入第一雾化器21、超纯水液经蠕动泵输入第三雾化器23，三股溶液经载液管201在各自的雾化器内流通，同时通过氩气通入装置分别向三个雾化器的载气管203通入氩气，三股溶液在氩气的作用下形成气溶胶喷雾喷出，然后在雾室本体11内汇聚碰撞并进一步破碎分解为超细雾滴。超细雾滴经气液分离装置30分离后气相进入原子光谱仪器、液相经废液出口16排出。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种适用于原子光谱仪器的雾化进样装置，包括旋流雾室、雾化器以及气液分离装置（30），其特征在于：所述旋流雾室包括雾室本体（11）、第一支管（12）、第二支管（13）、第三支管（14）、气雾出口（15）以及废液出口（16），所述第一支管（12）、第二支管（13）以及第三支管（14）均设置在所述雾室本体（11）的同一侧且所述第二支管（13）的中轴线与所述雾室本体（11）中心横截面的中轴线共线，所述第一支管（12）与所述第三支管（14）关于所述第二支管（13）对称且第一支管（12）与第三支管（14）的中轴线相互垂直，所述雾室本体（11）上端中部设置气雾出口（15）、雾室本体（11）下端中部设置废液出口（16）；所述雾化器包括第一雾化器（21）、第二雾化器（22）与第三雾化器（23），且所述第一雾化器（21）、第二雾化器（22）与第三雾化器（23）分别安装在第一支管（12）、第二支管（13）以及第三支管（14）中且雾化器与对应支管的中轴线共线；所述气液分离装置（30）固定设置在所述雾室本体（11）内且位于雾室本体（11）远离支管的一侧，所述气液分离装置（30）的进气口位于靠近支管的一侧且所述气液分离装置（30）分别与所述气雾出口（15）、所述废液出口（16）连通。

2.根据权利要求1所述的一种适用于原子光谱仪器的雾化进样装置，其特征在于：所述第一支管（12）内径为5mm，所述第二支管（13）、所述第三支管（14）的内径均为6mm。

3.根据权利要求1所述的一种适用于原子光谱仪器的雾化进样装置，其特征在于：所述第一雾化器（21）、第二雾化器（22）以及第三雾化器（23）均由载液管（201）、本体管壳（202）与载气管（203）组成，所述载液管（201）与所述本体管壳（202）组成同轴管且所述载液管（201）位于所述本体管壳（202）内，所述载气管（203）设置在所述本体管壳（202）的一侧且与所述本体管壳（202）内部连通。

4.根据权利要求3所述的一种适用于原子光谱仪器的雾化进样装置，其特征在于：所述第一雾化器（21）与所述第三雾化器（23）喷口距所述雾室本体（11）中心的距离比所述第二雾化器（22）喷口距所述雾室本体（11）中心的距离短。

5.根据权利要求3所述的一种适用于原子光谱仪器的雾化进样装置，其特征在于：所述载液管（201）远离所述雾室本体（11）的一端均外接一蠕动泵；所述载气管（203）远离所述本体管壳（202）的一端与一氩气通入装置连接。

6.根据权利要求1所述的一种适用于原子光谱仪器的雾化进样装置，其特征在于：所述气液分离装置（30）包括分离装置本体（31）、进气管（32）、进气口斜挡板（33）、支撑横板（34）以及分离板组件（35），所述进气管（32）与所述分离装置本体（31）的进气口固定连接、为喇叭形状且进气管（32）靠近支管的一端为大端；所述进气口斜挡板（33）固定设置在所述分离装置本体（31）内部靠近所述进气口的一端；所述支撑横板（34）固定设置在所述分离装置本体（31）内部远离所述进气口一侧的内壁且所述支撑横板（34）与所述分离装置本体（31）顶壁之间设置分离板组件（35），所述分离板组件（35）包括长斜挡板（351）与短斜挡板（352），所述长斜挡板（351）均匀分布在所述支撑横板（34）上、所述短斜挡板（352）均匀分布在所述分离装置本体（31）顶壁且所述长斜挡板（351）与短斜挡板（352）呈阶梯式分布。

7.根据权利要求6所述的一种适用于原子光谱仪器的雾化进样装置，其特征在于：所述支撑横板（34）上开设若干通孔（340）且所述通孔（340）与所述长斜挡板（351）不相互干涉；所述支撑横板（34）远离所述分离装置本体（31）一侧的下端面设置一倾斜导流板（341）且所述倾斜导流板（341）向远离所述进气口斜挡板（33）的一侧倾斜。

8.根据权利要求7所述的一种适用于原子光谱仪器的雾化进样装置，其特征在于：所述进气口斜挡板（33）、所述支撑横板（34）、所述长斜挡板（351）、所述短斜挡板（352）以及所述倾斜导流板（341）与所述分离装置本体（31）前后两侧侧壁连接处之间设置密封条。

9.根据权利要求7所述的一种适用于原子光谱仪器的雾化进样装置，其特征在于：所述废液出口（16）处设置同轴管，包括废液外管（161）与废液内管（162），所述废液外管（161）与所述雾室本体（11）固定连接，所述废液内管（162）外壁通过连接块（160）与所述废液外管（161）内壁固定连接，所述废液内管（162）与所述气液分离装置（30）下端通过导管（301）连通，所述气液分离装置（30）上端通过导管（301）与所述气雾出口（15）连通。

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