CN219957355U - 基于全光谱测量的等离子发射光谱检测器 - Google Patents
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Abstract
一种基于全光谱测量的等离子发射光谱检测器，其包括：电离气室、布置于电离气室的一侧的反射镜组、布置于电离气室的另一侧的狭缝、用于透过来自反射镜组和狭缝的光的聚光透镜、用于对来自聚光透镜的入射光进行色散的分光光栅、用于检测来自分光光栅的色散光的光电检测器、用于接收来光电检测器的输出信息的放大电路。如此，通过，将等离子技术和特殊滤光技术相结合，应用于气相色谱仪，可以实现气相色谱仪器及仪表检测不再受限于气体微量杂质含量浓度在0.1ppbv/v的格局。
Description
技术领域
本实用新型涉及气体分析检测技术领域，具体涉及一种基于全光谱测量的等离子发射光谱检测器。
背景技术
气相色谱仪器通常是利用色谱分离技术和检测技术，对多组分混合物进行定性和定量分析。然而，现有的气相色谱仪器及仪表检测受限于气体微量杂质含量浓度在0.1ppbv/v程度。如何突破这种格局以实现低检出限是本领域所期待解决的技术问题。
实用新型内容
为解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种基于全光谱测量的等离子发射光谱检测器，作为一种可应用于气相色谱仪的新型检测器，将等离子技术和特殊滤光技术相结合，应用于气相色谱仪，可以实现气相色谱仪器及仪表检测不再受限于气体微量杂质含量浓度在0.1ppbv/v的格局。
根据本实用新型，提供一种基于全光谱测量的等离子发射光谱检测器，其包括：电离气室、布置于电离气室的一侧的反射镜组、布置于电离气室的另一侧的狭缝、用于透过来自反射镜组和狭缝的光的聚光透镜、用于对来自聚光透镜的入射光进行色散的分光光栅、用于检测来自分光光栅的色散光的光电检测器、用于接收来光电检测器的输出信息的放大电路。
优选地，该等离子发射光谱检测器还包括用于对电离气室施加电场的电源。
优选地，反射镜组形成为凹面镜。
优选地，电离气室由石英材料或蓝宝石材料制成，包括用于气体进入的气体入口和用于气体输出的气体出口。
优选地，狭缝设置有用来调整狭缝大小的驱动机构。
优选地，光栅分光波段包括紫外、可见光、红外波段、近红外、中远红外。
优选地，光电检测器用于将对来自分光光栅的色散光检测结果转换成数字电压信号而输出至放大电路。
优选地，光电检测器为：光电倍增管，光电二极管，雪崩二极管，硅光电倍增管SiPM、光敏阵列二极管或CCD线阵检测器。
优选地，放大电路包括一级放大器、二级放大器和三级放大器。
优选地，该电源为用于在电离气室的周围形成可调电压和频率的高频高压电场的射频电源。
根据本实用新型的基于全光谱测量的等离子发射光谱检测器，无需燃烧气体、助燃气体，载气可用氮气或惰性气体，可以填补分析行业的一项空白、突破了行业技术难题，可以广泛应用于半导体气体，特种气体、石油化工和煤化工等行业。
附图说明
图1示意性地示出根据本实用新型实施例的检测器的布置结构图。
具体实施方式
下面结合附图详细描述本实用新型的示例性实施例。下文描述的和附图示出的示例性实施例旨在教导本实用新型的原理，使本领域技术人员能够在若干不同环境中和对于若干不同应用实施和使用本实用新型。因此，本实用新型的保护范围由所附的权利要求来限定，示例性实施例并不意在、并且不应该被认为是对本实用新型保护的范围的限制性描述。而且，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不一定是按照实际的比例关系绘制的，涉及到方位描述，例如上、下、左、右、顶、底等指示的方位或位置关系，皆为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。贯穿附图，相同的元件由相同或相近的附图标记来表示。在可能导致对本公开的理解造成混淆或不易观察理解时，将省略常规结构或局部构造。
如图1所示，全光谱测量的等离子发射光谱检测器10主要由电源1、反射镜组2、被施加高频高压电场的电离气室3、狭缝4、聚光透镜5、分光光栅6、光电检测器7、放大电路8组成。
其中，电源1例如为施加于电离气室3的射频电源。优选地，在电离气室3的周围形成可调电压和频率的高频高压电场。
反射镜组2例如形成为凹面镜，布置于电离气室3的一侧，用于将从电离气室3散射出来的光反射向布置于电离气室3的另一侧的狭缝4。
电离气室3可包括石英材料，蓝宝石材料，以石英管为例，在石英管的周围设置有高频高强度的电磁场，从图1中下侧的气体入口进入而从上侧的气体出口输出的载气在电磁场的作用下，发生电离而产生等离子体，从而使从气体入口进入石英管的含杂质的气体样本被等离子体电离，发出不同波长的光。石英管设置成至少在与反射镜组2相对应的部分为透明结构，以利用反射镜组2的反射来进一步提高这些光的强度。
从石英管散射出来的部分光以及从反射镜组2反射来的光通过狭缝4，然后进入聚光透镜5。狭缝4布置于石英管与聚光透镜5之间，并可设置有驱动机构来调整狭缝大小，从而以适当的各种尺寸来调整对聚光透镜5的入光强度。
经过聚光透镜5的光束照射到分光光栅6上，从而能够根据入射光的波长对该入射光进行色散。根据待测气体杂质组分的不同，光栅分光波段可包括紫外、可见光、红外波段、近红外、中远红外。
光电检测器7用于检测来自分光光栅6的色散光，转换成例如数字电压信号的输出信息而输出至放大电路8，放大电路8可包括一级放大器，二级放大器，三级放大器，以根据需要进行气体杂质组分分析。可选地，光电检测器7可以为光电倍增管，光电二极管，雪崩二极管，硅光电倍增管SiPM，光敏阵列二极管，或CCD线阵检测器。
相对于现有技术大多使用滤光片进行波段选择，只能测较少的气体杂质组分，根据本实用新型的技术，通过反射镜组提高光强度，调整狭缝大小来调整入光强度，使用光栅分光，将待测组分经过等离子电离发出的特征峰分为185-1100nm中某一波段，可完成更多气体杂质组分测试，从而实现低检出限。
在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。尽管已经参考各种具体实施例描述了本实用新型，但是应当理解，可以在所描述的实用新型构思的精神和范围内做出变形。因此，意图是本实用新型不限于所描述的实施例，而是将具有由所附权利要求的语言所定义的全部范围。
Claims (10)
1.一种基于全光谱测量的等离子发射光谱检测器，其特征在于，包括：电离气室（3）、布置于电离气室（3）的一侧的反射镜组（2）、布置于电离气室（3）的另一侧的狭缝（4）、用于透过来自反射镜组（2）和狭缝（4）的光的聚光透镜（5）、用于对来自聚光透镜（5）的入射光进行色散的分光光栅（6）、用于检测来自分光光栅（6）的色散光的光电检测器（7）、用于接收来光电检测器（7）的输出信息的放大电路（8）。
2.根据权利要求1所述的基于全光谱测量的等离子发射光谱检测器，其特征在于，还包括用于对电离气室（3）施加电场的电源（1）。
3.根据权利要求1所述的基于全光谱测量的等离子发射光谱检测器，其特征在于，反射镜组（2）形成为凹面镜。
4.根据权利要求1所述的基于全光谱测量的等离子发射光谱检测器，其特征在于，电离气室（3）由石英材料或蓝宝石材料制成，包括用于气体进入的气体入口和用于气体输出的气体出口。
5.根据权利要求1所述的基于全光谱测量的等离子发射光谱检测器，其特征在于，狭缝（4）设置有用来调整狭缝大小的驱动机构。
6.根据权利要求1所述的基于全光谱测量的等离子发射光谱检测器，其特征在于，光栅分光波段包括紫外、可见光、红外波段、近红外、中远红外。
7.根据权利要求1所述的基于全光谱测量的等离子发射光谱检测器，其特征在于，光电检测器（7）用于将对来自分光光栅（6）的色散光检测结果转换成数字电压信号而输出至放大电路（8）。
8.根据权利要求1所述的基于全光谱测量的等离子发射光谱检测器，其特征在于，光电检测器为：光电倍增管，光电二极管，雪崩二极管，硅光电倍增管SiPM、光敏阵列二极管，或CCD线阵检测器。
9.根据权利要求1所述的基于全光谱测量的等离子发射光谱检测器，其特征在于，放大电路（8）包括一级放大器、二级放大器和三级放大器。
10.根据权利要求2所述的基于全光谱测量的等离子发射光谱检测器，其特征在于，该电源（1）为用于在电离气室（3）的周围形成可调电压和频率的高频高压电场的射频电源。
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