CN2377535Y - 紫外荧光检测器 - Google Patents

Abstract

一种紫外荧光检测器,包括紫外光源(22)、激发光滤光片(5)、池体(1)、荧光室(19)、石英玻璃片(6)、荧光滤光片(8)和光电倍增管(9),其中紫外光源(22)位于激发光聚光透镜(4)的光轴线上,紫外光源(22)发出的光通过激发光聚光透镜(4)和激发光滤光片(5)进入荧光室形成一条激发光光路,荧光室发出的荧光通过石英玻璃片(6)和荧光滤光片(8)到达光电倍增管(9)的光敏窗形成荧光光路,荧光光路与所述的激发光光路呈直角相交于荧光室中的一点,该荧光室为激发光滤光片(5)、石英玻璃片(6)和盲板(2)密封后形成的“T”形空腔,表面为黑色聚四氟乙烯涂层,所述的光电倍增管(9)置于暗箱(10)之中,池体(1)与暗箱(10)之间的连接部件为一空心柱体,柱体的两端各有一个凸台,前端凸台嵌入与荧光出口相对的池体部位,后端凸台嵌入与光电倍增管(9)光敏窗相对的暗箱(10)部位。

Description

紫外荧光检测器

本实用新型为一种紫外荧光检测器，具体地说，是一种利用紫外光激发气样中的二氧化硫分子产生荧光来检测样品中二氧化硫含量的仪器。

利用紫外荧光法测定气体样品中二氧化硫含量的原理是将一定波长的紫外光射入荧光室，荧光室中含有的二氧化硫分子受到辐射后变为激发态，激发态分子在向基态跃迁时会产生荧光，产生的荧光量与气体样品中二氧化硫的含量成正比，因此准确测定荧光室中二氧化硫产生的荧光量即可测得气样中二氧化硫的含量。为此，紫外荧光检测器的主要部件包括紫外光源、紫外滤波器、荧光室、荧光滤波器和荧光检测器，荧光检测器一般选用可将荧光转换成电信号的光电倍增管，根据光电倍增管输出的信号大小就可测定气样中二氧化硫的浓度。为防止外界光线的干扰，荧光室被设计成密闭的、表面为黑色的暗室，光电倍增管放在避光的暗箱内，而且从荧光室到光电倍增管的通路也是避光的。另外，为减小光源光对荧光信号检测的干扰，一般将光电倍增管置于与入射光线相互垂直并与荧光室相对的位置上。

现有技术中，常采用铸件形成紫外荧光检测器中的荧光室，如EP281，963A₂图1或图5所公开的那样采用一个中空的十字形铸管，该铸管横向的一端放有紫外光源，接近紫外光源的铸管内放置一个聚光透镜，铸管横向的另一端放置一个光强检测器，铸管纵向接近荧光检测器的一端内放有一个荧光聚光透镜，十字铸管内部形成的空间即为荧光室。采用铸件制作荧光室虽然有密闭性好的优点，但是铸件形成的荧光室除存在结构复杂，死角多的缺点外，还存在加工成形困难、荧光室不易清洗等缺点。另外，由于铸件内表面的涂黑处理采用的是阳极氧化法等电喷涂方法或化学喷涂方法，这两种喷涂方法在喷涂后都在涂覆壁上产生微孔，这些微孔在样品测定时易吸附二氧化硫而影响测定结果。

现有的紫外荧光检测仪中也有对上述结构的紫外荧光检测器进行改进，采用轻质材料制作荧光室的仪器。该仪器的荧光室成形于由轻质材料制作的池体中。池体是一个内部具有“十”字通道的单独部件，池体朝向紫外光源的一端连接有透镜固定架，固定架中放置光源光聚光透镜。池体与光电倍增管暗箱由连接部件连接，该连接部件为圆柱体，圆柱体的一端为平台，另一端为圆形凸台，其外形类似于平头螺钉，连接时连接部件的平台朝向池体，凸台插入暗箱，连接部件的内部是一个圆柱形的空腔，该空腔为由荧光室到光电倍增管光敏窗的荧光通路。这种紫外荧光检测器的主要缺点是连接部件与池体连接处为平台，为连接紧固，连接部件凸出的部分相对较长，这样就使得从荧光室到光电倍增管的通路加长，由于荧光寿命较短，加上器壁对荧光的吸收作用，过长的荧光通路将导致到达光电倍增管光敏窗的荧光信号减小，给荧光检测造成困难。又由于连接部件没有伸向池体的凸台，用于封闭荧光室气体的石英玻璃片只能放在连接部件的平台上，这样就不能有效阻止杂散光进入荧光通路，避光性欠佳。此外该荧光室的池体内部空间呈“十”字形，死角多，易造成测定结果不准和出现拖尾现象。

本实用新型的目的是提供一种结构简单、测定准确度高的二氧化硫紫外荧光检测器。

本实用新型提供的紫外荧光检测器包括紫外光源、激发光滤光片、池体、荧光室、石英玻璃片、荧光滤光片和光电倍增管，其中紫外光源位于激发光聚光透镜的光轴线上，紫外光源发出的光通过激发光聚光透镜和激发光滤光片进入池体内的荧光室形成一条激发光光路，荧光室发出的荧光通过石英玻璃片和荧光滤光片到达光电倍增管的光敏窗形成荧光光路，荧光光路与所述的激发光光路呈直角相交于荧光室中的一点，池体内部的荧光室为激发光滤光片、石英玻璃片和盲板密封后形成的空腔，该空腔的表面为黑色的聚四氟乙烯涂层。光电倍增管置于暗箱之中，池体与暗箱的连接部件为一空心柱体，柱体的两端各有一个凸台，其中前端凸台嵌入与荧光出口相对的池体部位，后端凸台嵌入与光电倍增管光敏窗相对的暗箱部位。

所述的连接部件为一个空心圆柱体，其内部空间为圆柱体，其间可放置荧光聚光透镜以增加荧光强度，荧光透镜由固定环固定在连接部件上，该透镜的光轴线与光电倍增管的中心线重合。该透镜可选用单面凸透镜或双面凸透镜，凸透镜的个数可为一个或两个，也可以为多个。

所述的荧光室是一个由激发光滤光片、盲板和石英玻璃片密封后形成的“T”形空腔，该空腔的三个出口分别由激发光滤光片、石英玻璃片和盲板密封，这三个密封件与池体相接的部位均设有橡胶密封圈以防止样品气泄漏，所选的橡胶圈应有较强的耐腐蚀性，优选硅橡胶圈。

所述的荧光滤光片由一个带凹腔的固定盖紧固在连接部件的后端凸台上，并与后端凸台一起嵌入与光电倍增管光敏窗相对的暗箱位置。

本实用新型提供的紫外荧光检测器还包括一个透镜固定架，该固定架亦为一个空心柱体，用于固定激发光聚光透镜和激发光滤光片。激发光聚光透镜由固定环固定于透镜固定架内，透镜固定架紧固在朝向紫外光源的池体侧壁上，透镜固定架与池体侧壁之间形成的空隙用于放置激发光滤光片。所述的激发光聚光透镜亦可选用单面凸透镜或双面凸透镜，凸透镜个数可为一个或两个，也可以是多个。

所述的暗箱用于放置光电倍增管，暗箱的两端设有密封盖，内部设有固定光电倍增管的固定环，为绝缘起见，与光电倍增管接触的固定环、放置荧光滤光片的固定盖均应选用绝缘材料，如硬塑料。

所述的池体上对应于荧光室的位置设有气体进口和气体出口。紫外光源选自氘灯、锌灯、镉灯或氙灯，优选氘灯或锌灯。

所述的荧光检测器除光学元件外，与光电倍增管接触的部件采用绝缘材料，其它部件均采用轻质材料，优选铝合金。

为达到避光的目的，所述的荧光检测器除光学元件和绝缘部件外，其余部件的内外表面均应为黑色。

所述荧光检测器各部件可采用螺钉固定，也可在各部件相接处设置螺纹，使各部件间以螺纹连接。

下面结合附图详细说明本实用新型。

图1为本实用新型的剖面结构示意图。

由图1可知，本实用新型检测器主要包括紫外光源22、激发光滤光片5、池体1、荧光室19、石英玻璃片6、荧光滤光片8和光电倍增管9。为增强光线强度，在光源22与激发光滤光片之间放置激发光聚光镜4，荧光室与光电倍增管之间放置荧光聚光透镜7。紫外光源22为设有透明狭缝的氘灯3，该灯透明狭缝的中点位于激发光聚光透镜的光轴线上，紫外光源发出的光通过激发光聚光透镜和激发光滤光片进入池体内的荧光室形成一条激发光光路，荧光室发出的荧光通过石英玻璃片和荧光滤光片到达光电倍增管的光敏窗形成荧光光路，荧光光路与所述的激发光光路呈直角相交于荧光室中的A点，光电倍增管9置于暗箱10之中，由光电倍增管固定环18固定。荧光室19成形于池体1的内部，是一个呈“T”形的、由激发光滤光片5、盲板2和石英玻璃片6密封后形成的空腔，该空腔的表面为喷涂的黑色聚四氟乙烯涂层。池体1与暗箱10的连接部件为一空心圆柱体，圆柱体的两端各有一个凸台，其中前端凸台嵌入与荧光出口相对的池体部位，后端凸台嵌入与光电倍增管9光敏窗相对的暗箱部位。

由图1还可看出池体1是一个单独的部件，池体上设有气体进口20和气体出口21，其内部“T”形空间的三个出口分别由激发光滤光片5、盲板2和石英玻璃片6密封，其中盲板2用于封闭外界光线，石英玻璃片6除用于封闭气体样品外，还是荧光的透出口，激发光滤光片5除密封气体外，同时还是紫外光滤波器和入射光进口。

图1中激发光聚光透镜4是双面凸透镜，由位于其两侧的固定环12固定在透镜固定架11内。透镜固定架11为一空心圆柱体，柱体内部的圆柱形空间因直径不同而形成一个平台，该平台用于放置固定环12。

所述的连接部件13主要用于连接池体1和放有光电倍增管的暗箱10，其两端的凸台有利于减小外界光线对荧光检测过程的干扰。连接部件13的内部空间与透镜固定架11相同，其内部的平台放置荧光聚光透镜7，该透镜为单面凸透镜，透镜的平面放置在连接部件13内部的平台上，凸面用固定环15固定。

所述的荧光滤光片8放置在由硬塑料制成的固定盖14的凹腔内，该固定盖与连接部件13的后端凸台固定在一起。从图1还可清楚地看出，连接部件的后端凸台连同固定盖14一起嵌入暗箱的前盖16中。

由图1可知，连接部件13的形状设计洽好能使放置于其内的荧光聚光镜的光轴线与光电倍增管的中心线重合，同时使荧光滤光片8洽好位于靠近光电倍增管光敏窗的位置。

所述的暗箱10用于放置光电倍增管9。暗箱两端由前盖16和后盖17密封，暗箱内设有光电倍增管的固定环18，为绝缘起见暗箱中的固定环均为硬塑料。

上述荧光检测器各部件间均采用螺钉固定(图中未标出)，这是本领域技术人员所熟知的。为增加密闭性，各连接部件间均放置了橡胶密封圈，图1中涂黑处即为橡胶密封圈，其中激发光滤光片5、石英玻璃片6、盲板2与荧光室19相接触的一面放置硅橡胶密封圈。

为避光起见，池体1和盲板2的外表面也应涂成黑色，较好的是池体1和盲板2的内外表面均涂覆黑色聚四氟乙烯涂层。此外，透镜固定架1、连接部件13、暗箱10及前盖16、后盖17，固定透镜用的固定环12、15的内外表面均要涂黑，黑色涂层由阳极氧化发黑法进行表面处理制得。

本实用新型检测器的使用方法如下：打开紫外灯3，紫外光从狭缝22中射出，样品气从气体进口20进入荧光室19，然后从气体出口21排出，在此期间从紫外光源22射出的紫外光由激发光聚光透镜4聚光、激发光滤光片5滤光后，一定波长范围的紫外光射入荧光室，荧光室中的二氧化硫分子受到辐射后变为激发态。当激发态分子向基态跃迁时会发出荧光，荧光透过石英玻璃片6经荧光聚光透镜聚光，再经过荧光滤光片8滤光，一定波长范围内的荧光照射到光电倍增管的光敏窗上被接收、放大并转换成电信号，此时测定电信号的强弱即能反映荧光强度，据此可测定气样中二氧化硫的浓度。所述的激发光聚光透镜4用来增加紫外光的强度并保证入射光到达荧光室的照射范围合适。激发光滤光片5和荧光滤光片8用于截取一定波长范围的光线，以适合仪器的测定二氧化硫的要求。

本实用新型具有以下优点：池体1内部荧光室的表面为喷涂的黑色聚四氟乙烯涂层，该涂层表面化学活性小、不存在微孔，不易吸附二氧化硫分子；抗腐蚀能力强，可有效防止酸、碱物质的腐蚀；不溶于有机溶剂，易于用有机溶剂清洗。接连池体1与暗箱10的连接部件13两端都具有凸台，因此连接部件的整体长度缩小后仍可有效连接池体与暗箱，而连接部件长度变小就意味着从荧光室到光电倍增管光敏窗的距离缩短，荧光信号就能被光电倍增管有效接收，从而使检测器的灵敏度提高。两端凸出的连接部件还可有效避免外界光线进入荧光室或暗室，从而减小外界光线对检测过程的干扰，提高检测的准确度。

另外，本实用新型的荧光室设计成“T”形空间，结构简单，易于密封和进行表面喷涂处理；死角少，有利于提高测定准确度，减少拖尾。

Claims (9)

1、一种紫外荧光检测器，包括紫外光源(22)、激发光滤光片(5)、池体(1)、荧光室(19)、石英玻璃片(6)、荧光滤光片(8)和光电倍增管(9)，其中紫外光源(22)位于激发光聚光透镜(4)的光轴线上，紫外光源(22)发出的光通过激发光聚光透镜(4)和激发光滤光片(5)进入荧光室形成一条激发光光路，荧光室发出的荧光通过石英玻璃片(6)和荧光滤光片(8)到达光电倍增管(9)的光敏窗形成荧光光路，荧光光路与所述的激发光光路呈直角相交于荧光室中的一点，该荧光室为激发光滤光片(5)、石英玻璃片(6)和盲板(2)密封后形成的空腔，所述的光电倍增管(9)置于暗箱(10)之中，池体(1)与暗箱(10)之间由连接部件连接，其特征在于荧光室(19)的表面为黑色聚四氟乙烯涂层，连接部件(13)为一空心柱体，柱体的两端各有一个凸台，其中前端凸台嵌入与荧光出口相对的池体部位，后端凸台嵌入与光电倍增管(9)光敏窗相对的暗箱(10)部位。

2、按照权利要求1所述的检测器，其特征在于所述的池体(1)内部的荧光室(19)是一个呈“T”形的空腔。

3、按照权利要求1或2所述的检测器，其特征在于所述的连接部件(13)的内部空间为圆柱体，其间固定荧光聚光透镜(7)，该透镜的光轴线与光电倍增管的中心线重合。

4、按照权利要求1或2所述的检测器，其特征在于荧光滤光片(8)是装在固定盖(14)内，该固定盖紧固在连接部件(13)后端的凸台上。

5、按照权利要求1或2所述的检测器，其特征在于所述的激发光聚光透镜(4)固定于透镜固定架(11)内，透镜固定架(11)紧固在朝向紫外光源的池体(1)侧壁上，激发光滤光片(5)固定在透镜固定架(11)与池体(1)之间的空隙内。

6、按照权利要求5所述的检测器，其特征在于激发光聚光透镜(4)由一或两个凸透镜组成。

7、按照权利要求1或2所述的检测器，其特征在于石英玻璃(6)固定于池体(1)与连接部件(13)之间的空隙内。

8、按照权利要求1或2所述的检测器，其特征在于所述的池体(1)上对应于荧光室的位置设有气体进口(20)和气体出口(21)。

9、按照权利要求1或2所述的检测器，其特征在于采用氘灯作为紫外光源。