CN219675815U - 一种液体测汞仪用冷原子吸收池装置 - Google Patents

Abstract

一种液体测汞仪用冷原子吸收池装置，包括装置主体及设在装置主体内的光源模块、检测模块、温控模块、折叠式吸收池模块和光控模块，折叠式吸收池模块和光控模块布置在光源模块与检测模块之间，温控模块设置在装置主体上且用于调控折叠式吸收池模块处于预设温度；折叠式吸收池模块包括至少两个并列对齐设置的吸收池通道，相邻的两个吸收池通道之间在端部通过串联通道垂直连通，相邻的两个串联通道之间相向布置；光源模块和检测模块分别位于折叠式吸收池模块的首尾端部，并正对首尾两个吸收池通道的端部，首尾端部还分别连通进出的Hg气；光控模块正对吸收池通道的端部设置，用于对光线的聚集传输。本实用新型能够实现超痕量汞元素的精确分析。

Description

一种液体测汞仪用冷原子吸收池装置

技术领域

本实用新型涉及一种液体测汞仪，尤其是一种液体测汞仪用冷原子吸收池装置，属于检测测量设备技术领域。

背景技术

公知的，测汞仪是一种高灵敏度的测汞用的原子吸收光谱的仪器。它是利用汞蒸气能强烈吸收253.7纳米谱线的特性而设计的。仪器主要包括发射253.7纳米谱线的汞灯，气体吸收室及光电放大和测量等装置。进入吸收室的气体样品，如含有微迹的汞，则通过吸收室的光线会因部分被汞吸收而减弱。根据光线减弱的程度可以测出气体中的汞含量。

冷原子吸收法是测汞仪的测量方法之一，该方法适用于各种水体中的汞的测定，其最低检测浓度为0.1-0.5ug/L汞(因仪器灵敏度和采气体积不同而异)。该方法的原理为：汞原子蒸气对253.7nm的紫外光有选择性吸收，在一定浓度范围内，吸收光与汞浓度成正比。水样经消解后，将各种形态汞转变成二价汞，再用氯化亚锡将二价汞还原为元素汞，用载气将产生的汞蒸气带入测汞仪的吸收池测定吸光度，与汞标准溶液吸光度进行比较定量。

而吸收池(又称为分光液槽)是实验室中用于承载将进行光学特性分析之样品的特殊容器。大多都以对紫外线吸收率低的石英材质制成。但有些用于可见光光谱分析的分光液槽可以光学压克力做为材料。吸收池大多为长方体，有两面为光学面、两面为接触面，光学面须保持彻底的洁净，不可用手触摸，石英分光液槽可以用丙酮去除光学面上之油污、有机体；接触面为雾面，是给两指提拿的表面。

现有的液体测汞仪用光程吸收池，普遍存在以下现状：

1、吸收池长度受分析设备尺寸限制不够长，使得汞蒸气未能完全产生光谱吸收，影响吸光度；

2、吸收池内径较大，普遍达到3mm以上，未能使得汞蒸气密度在有限空间集中，并产生高效的光谱吸收；

3、汞灯光源进入吸收池强度不足。

基于以上现状，使得现有测汞仪设备在分析超痕量汞元素时，检出限往往不理想，尤其是地表水或者地下水样品中超痕量汞测试。

发明内容

为了克服现有技术的上述不足，本实用新型提供一种液体测汞仪用冷原子吸收池装置，该装置能够提高光程，增强灵敏度，得到优良的检出限，实现超痕量汞元素的精确分析。

本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是：

一种液体测汞仪用冷原子吸收池装置，包括装置主体及设置在所述装置主体内的光源模块、检测模块、温控模块、折叠式吸收池模块和光控模块，所述折叠式吸收池模块和光控模块布置在所述光源模块与检测模块之间，所述温控模块设置在装置主体上且用于调控所述折叠式吸收池模块处于预设温度；

所述折叠式吸收池模块包括至少两个并列对齐设置的吸收池通道，相邻的两个吸收池通道之间在端部通过串联通道垂直连通，相邻的两个串联通道之间相向布置；

所述光源模块和检测模块分别位于折叠式吸收池模块的首尾端部，并正对首尾两个吸收池通道的端部，所述首尾端部还分别连通进出的Hg气；所述光控模块正对所述吸收池通道的端部设置，用于对光线的聚集传输。

可选的，所述光控模块包括设置在光源模块与吸收池通道之间的聚焦透镜以及设置在相邻吸收池通道端部的全反光透镜组件，所述全反光透镜组件包括至少两个全反光透镜。

可选的，所述吸收池通道的内径设置为0.5-2.5mm，其长度设为20-30cm；所述串联通道的内径范围设置在10-20mm，且其内表面处于RA0.004m的高度光洁状态。

可选的，所述全反光透镜的透过率设为≥96％；所述聚焦透镜选用非球面和衍射透镜。

可选的，所述折叠式吸收池模块包括两个并排设置的第一吸收池通道和第二吸收池通道；所述第一吸收池通道的第一端设有蒸气入口，该第一端的外侧设有光源模块，其另一第二端通过串联通道与第二吸收池通道的第一端连通；所述第二吸收池通道的另一第二端设有废气出口，该第二端的外侧设有检测模块；光源模块与第一吸收池通道的第一端之间设有聚焦透镜，第一吸收池通道的第二端及第二吸收池通道的第一端外侧分别设有第一全反光透镜和第二全反光透镜。

可选的，所述折叠式吸收池模块包括三个并排设置的第一吸收池通道、第二吸收池通道和第三吸收池通道；所述第一吸收池通道的第一端设有蒸气入口，该第一端的外侧设有光源模块，其另一第二端通过第一串联通道与第二吸收池通道的第一端连通；第二吸收池通道的第二端通过第二串联通道与第三吸收池通道的第一端连通；

所述第三吸收池通道的另一第二端设有废气出口，该第二端的外侧设有检测模块；光源模块与第一吸收池通道的第一端之间设有聚焦透镜，第一吸收池通道的第二端、第二吸收池通道的第一端、第二吸收池通道的第二端及第三吸收池通道的外侧分别设有第一全反光透镜、第二全反光透镜、第三全反光透镜和第四全反光透镜。

可选的，所述预设温度为100℃以上。

可选的，所述光源模块采用低压汞灯光源，所述检测模块采用UV检测器。

可选的，所述温控模块包括设置在装置主体上的加热棒和设置在折叠式吸收池模块/装置主体上的热电偶，所述加热棒和热电偶通过温度控制器连接组成闭合的温控回路。

可选的，所述装置主体和折叠式吸收池模块均采用铝型材料加工。

借由上述技术方案，本实用新型的一种液体测汞仪用冷原子吸收池装置至少具有下列优势：

通过设置温控模块、折叠式吸收池模块和光控模块，能够消除汞蒸气的记忆效应，能够提高光程、吸光度及光源强度，实现了超痕量汞分析的准确性和灵敏度，检出限优良。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型一个实施例1液体测汞仪用冷原子吸收池装置的结构示意框图。

图1中附图标记含义说明；

1-装置主体；

2-光源模块；21-低压汞灯光源；

3-检测模块；31-UV检测器；

4-温控模块；41-加热棒；42-热电偶；43-温度控制器；

5-折叠式吸收池模块；51-吸收池通道；511-第一吸收池通道；5111-蒸气入口；512-第二吸收池通道；5121-废气出口；52-串联通道；

6-光控模块；61-聚焦透镜；62-全反光透镜组件；621-全反光透镜；6211-第一全反光透镜；6212-第二全反光透镜。

图2是本实用新型一个实施例2液体测汞仪用冷原子吸收池装置的结构示意框图。

图2中附图标记含义说明；

5-折叠式吸收池模块；51-吸收池通道；511-第一吸收池通道；5111-蒸气入口；512-第二吸收池通道；513-第三吸收池通道；5131-废气出口；521-第一串联通道；522-第二串联通道；

6-光控模块；61-聚焦透镜；62-全反光透镜组件；621-全反光透镜；6211-第一全反光透镜；6212-第二全反光透镜；6213-第三全反光透镜；6214-第四全反光透镜。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，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，都属于本实用新型的保护范围。

本实用新型提供了一种液体测汞仪用冷原子吸收池装置，包括装置主体1及设置在所述装置主体1内的光源模块2、检测模块3、温控模块4、折叠式吸收池模块5和光控模块6，所述折叠式吸收池模块5和光控模块6布置在所述光源模块2与检测模块3之间，所述温控模块4设置在装置主体1上且用于调控所述折叠式吸收池模块5处于预设温度；

所述折叠式吸收池模块5包括至少两个并列对齐设置的吸收池通道51，相邻的两个吸收池通道51之间在端部通过串联通道52垂直连通，相邻的两个串联通道52之间相向布置；

所述光源模块2和检测模块3分别位于折叠式吸收池模块5的首尾端部，并正对首尾两个吸收池通道51的端部，所述首尾端部还分别连通进出的Hg气；所述光控模块6正对所述吸收池通道51的端部设置，用于对光线的聚集传输。

折叠式吸收池模块5与光控模块6的组合应用，能够提高光程，增强灵敏度，得到优良的检出限，实现超痕量汞元素的精确分析。

在本实用新型具体应用时，所述预设温度为100℃以上。作为进一步可选的实施方案，所述温控模块4包括设置在装置主体1上的加热棒41和设置在折叠式吸收池模块5/装置主体1上的热电偶42，所述加热棒41和热电偶42通过温度控制器43连接组成闭合的温控回路。

热电偶42靠近折叠式吸收池模块5布置，既可以设置在折叠式吸收池模块5上，也可以是设置在装置壳体上，热电偶42用于感测时间温度，反馈给温度控制器43，进而再控制加热棒41的工作。因此，利用温控模块4的温控回路可以检测并调节折叠式吸收池模块5处于上述预设温度范围，例如可控温度范围在100℃-150℃，误差范围±1℃，起到消除汞蒸气的记忆效应作用。

在本实用新型具体应用时，所述光控模块6包括设置在光源模块2与吸收池通道51之间的聚焦透镜61以及设置在相邻吸收池通道51端部的全反光透镜组件，所述全反光透镜组件包括至少两个全反光透镜。

通过聚焦透镜61和全反光透镜组件对光源进行聚焦、全反射，其中聚焦透镜61使得光源强度明显提高，改善灵敏度；全反光透镜组件可根据需要吸收池通道51的数量进行升级，进一步提高吸光度。同时，串联通道52和吸收池通道51回形连接组成了单一密闭流路，在单一光源及全反射透镜组件的作用下，折叠式吸收池模块5折叠反射，从而了实现超痕量汞分析，尤其是地下水和地表水样品的汞分析。

在本实用新型具体应用时，为了达到聚焦光斑符合吸收池通道51的内径，所述全反光透镜的透过率设为≥96％；所述聚焦透镜61选用非球面和衍射透镜以产生合适的焦斑。

实施例1

图1示出了本实用新型一个较佳的实施例1的结构示意图，本实施例1的一种液体测汞仪用冷原子吸收池装置，主要特点是具体采用了双池折叠反射吸收池，更具体的设置如下：

所述折叠式吸收池模块5包括两个并排设置的第一吸收池通道511和第二吸收池通道512；所述第一吸收池通道511的第一端设有蒸气入口5111，该第一端的外侧设有光源模块2，其另一第二端通过串联通道52与第二吸收池通道512的第一端连通；所述第二吸收池通道512的另一第二端设有废气出口5121，该第二端的外侧设有检测模块3；光源模块2与第一吸收池通道511的第一端之间设有聚焦透镜61，第一吸收池通道511的第二端及第二吸收池通道512的第一端外侧分别设有第一全反光透镜和第二全反光透镜。

作为本实施例1的进一步可选实施方式之一，所述第一吸收池通道511和第二吸收池通道512的内径均设置为0.5-2.5mm，其长度设为20-30cm；所述串联通道52的内径范围设置在10-20mm，且其内表面处于RA0.004m的高度光洁状态。首先，上述一定内径、长度范围的吸收池通径尺寸有利于提高原子吸收的吸光度；其次，串联通道52的尺寸决定了第一吸收池通道511和第二吸收池通道512具备更好的吸光度谱图的分离度；最后，表面光洁度设置有利于最大限度降低汞蒸气的记忆效应。

本实施例1一种液体测汞仪用冷原子吸收池装置的工作原理：

首先，光源模块2的发散光经过光控模块6的聚焦透镜61后，形成聚焦的平行光进入第一吸收池通道511；接着，在两个全反射透镜的作用下，光线进入第二吸收池通道512，在检测模块3内汞蒸气通过产生253.65nm光谱吸收。相当于，汞蒸气通过第一吸收池通道511和第二吸收池通道512两次光强减弱，由于光强减弱程度与一定汞浓度成线性关系，因此经过二次光谱吸收，显著提高了吸光度，从而实现了痕量汞分析。

实施例2

在图2所示的另一个实施例2中，本实施例2与实施例1属于相同一种液体测汞仪用冷原子吸收池装置，不同之处仅在于，所述折叠式吸收池模块5包括三个并排设置的第一吸收池通道511、第二吸收池通道512和第三吸收池通道513；所述第一吸收池通道511的第一端设有蒸气入口5111，该第一端的外侧设有光源模块2，其另一第二端通过第一串联通道521与第二吸收池通道512的第一端连通；第二吸收池通道512的第二端通过第二串联通道522与第三吸收池通道513的第一端连通；

所述第三吸收池通道513的另一第二端设有废气出口5131，该第二端的外侧设有检测模块3；光源模块2与第一吸收池通道511的第一端之间设有聚焦透镜61，第一吸收池通道511的第二端、第二吸收池通道512的第一端、第二吸收池通道512的第二端及第三吸收池通道513的外侧分别设有第一全反光透镜、第二全反光透镜、第三全反光透镜6213和第四全反光透镜6214。

作为本实施例2的进一步可选实施方式之一，所述第一吸收池通道511、第二吸收池通道512和第三吸收池通道513的内径也均设置为0.5-2.5mm，其长度设为20-30cm；所述第一串联通道521和第二52串联通道522的内径范围均设置在10-20mm，且其内表面处于RA0.004m的高度光洁状态。

本实施例2一种液体测汞仪用冷原子吸收池装置(特别之处是三池池折叠反射吸收池)的工作原理：

首先，光源模块2的发散光经过光控模块6的聚焦透镜61后，形成聚焦的平行光进入第一吸收池通道511；接着，在四个全反射透镜(即第一全反光透镜、第二全反光透镜、第三全反光透镜6213和第四全反光透镜6214)作用下，光线进入第二吸收池通道512和第三吸收池通道513，在检测模块3内汞蒸气通过产生253.65nm光谱吸收。相当于，汞蒸气通过第一吸收池通道511、第二吸收池通道512、第三吸收池通道513三次光强减弱，光强减弱程度与一定汞浓度成线性关系；三次光谱吸收，大大提高了吸光度，降低了检出限，从而实现了超痕量汞分析。

作为上述实施1和实施2共同的进一步可选实施方式，所述光源模块2采用低压汞灯光源21，所述检测模块3采用UV检测器31。

低压汞灯光源21为市场采购器件，低压汞灯工作时，灯内部的汞蒸气压小于一个大气压，此时汞原子主要辐射波长为253.65nm，即最强灵敏线。UV检测器31的优点在于体积小，对于253.65nm谱线的选择性极强，可产生较强的吸光度，更满足精准检测要求。

作为上述实施1和实施2共同的进一步可选实施方式，所述装置主体1和折叠式吸收池模块5均采用铝型材料加工。选择铝型材料具有容易加工、导热快、抗氧化能力较强的优势，但也不局限于此，还可以选择玻璃或石英材料，虽然相较于铝型材料易破碎，仍然可以满足基体使用需要。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质，对以上实施例所做出任何简单修改和同等变化，均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种液体测汞仪用冷原子吸收池装置，其特征是：包括装置主体及设置在所述装置主体内的光源模块、检测模块、温控模块、折叠式吸收池模块和光控模块，所述折叠式吸收池模块和光控模块布置在所述光源模块与检测模块之间，所述温控模块设置在装置主体上且用于调控所述折叠式吸收池模块处于预设温度；

所述折叠式吸收池模块包括至少两个并列对齐设置的吸收池通道，相邻的两个吸收池通道之间在端部通过串联通道垂直连通，相邻的两个串联通道之间相向布置；

所述光源模块和检测模块分别位于折叠式吸收池模块的首尾端部，并正对首尾两个吸收池通道的端部，所述首尾端部还分别连通进出的Hg气；所述光控模块正对所述吸收池通道的端部设置，用于对光线的聚集传输。

2.根据权利要求1所述的一种液体测汞仪用冷原子吸收池装置，其特征是：所述光控模块包括设置在光源模块与吸收池通道之间的聚焦透镜以及设置在相邻吸收池通道端部的全反光透镜组件，所述全反光透镜组件包括至少两个全反光透镜。

3.根据权利要求2所述的一种液体测汞仪用冷原子吸收池装置，其特征是：所述吸收池通道的内径设置为0.5-2.5mm，其长度设为20-30cm；所述串联通道的内径范围设置在10-20mm，且其内表面处于RA0.004m的高度光洁状态。

4.根据权利要求3所述的一种液体测汞仪用冷原子吸收池装置，其特征是：所述全反光透镜的透过率设为≥96％；所述聚焦透镜选用非球面和衍射透镜。

5.根据权利要求2或3或4所述的一种液体测汞仪用冷原子吸收池装置，其特征是：所述折叠式吸收池模块包括两个并排设置的第一吸收池通道和第二吸收池通道；所述第一吸收池通道的第一端设有蒸气入口，该第一端的外侧设有光源模块，其另一第二端通过串联通道与第二吸收池通道的第一端连通；所述第二吸收池通道的另一第二端设有废气出口，该第二端的外侧设有检测模块；光源模块与第一吸收池通道的第一端之间设有聚焦透镜，第一吸收池通道的第二端及第二吸收池通道的第一端外侧分别设有第一全反光透镜和第二全反光透镜。

6.根据权利要求2或3或4所述的一种液体测汞仪用冷原子吸收池装置，其特征是：所述折叠式吸收池模块包括三个并排设置的第一吸收池通道、第二吸收池通道和第三吸收池通道；所述第一吸收池通道的第一端设有蒸气入口，该第一端的外侧设有光源模块，其另一第二端通过第一串联通道与第二吸收池通道的第一端连通；第二吸收池通道的第二端通过第二串联通道与第三吸收池通道的第一端连通；

所述第三吸收池通道的另一第二端设有废气出口，该第二端的外侧设有检测模块；光源模块与第一吸收池通道的第一端之间设有聚焦透镜，第一吸收池通道的第二端、第二吸收池通道的第一端、第二吸收池通道的第二端及第三吸收池通道的外侧分别设有第一全反光透镜、第二全反光透镜、第三全反光透镜和第四全反光透镜。

7.根据权利要求1或2或3或4所述的一种液体测汞仪用冷原子吸收池装置，其特征是：所述预设温度为100℃以上。

8.根据权利要求1或2或3或4所述的一种液体测汞仪用冷原子吸收池装置，其特征是：所述光源模块采用低压汞灯光源，所述检测模块采用UV检测器。

9.根据权利要求1或2或3或4所述的一种液体测汞仪用冷原子吸收池装置，其特征是：所述温控模块包括设置在装置主体上的加热棒和设置在折叠式吸收池模块/装置主体上的热电偶，所述加热棒和热电偶通过温度控制器连接组成闭合的温控回路。

10.根据权利要求1或2或3或4所述的一种液体测汞仪用冷原子吸收池装置，其特征是：所述装置主体和折叠式吸收池模块均采用铝型材料加工。