CN2501182Y

CN2501182Y - 一种汞元素灯

Info

Publication number: CN2501182Y
Application number: CN01267741U
Authority: CN
Inventors: 郑永章; 李中建; 郭长礼; 何崇秀; 张敏
Original assignee: Beijing General Research Institute for Non Ferrous Metals
Current assignee: Beijing General Research Institute for Non Ferrous Metals
Priority date: 2001-10-18
Filing date: 2001-10-18
Publication date: 2002-07-17
Anticipated expiration: 2011-10-18

Abstract

本实用新型涉及作为原子吸收光谱等光源的汞元素灯。由装在筒形壳内的阳极、空心阴极、阳极支撑杆、阴极支撑杆及它们的屏蔽管,其灯壳为一个圆筒形双层套筒状中空的灯壳,双层套筒的夹层为密封的真空空间。本实用新型的汞元素灯发光强度高,能获得高质量的谱线,避免了环境温度变化对灯内温度的影响,消除了灯发光的漂移,提高了测定灵敏度和检出限。

Description

一种汞元素灯

(一)技术领域

本实用新型涉及一种作为原子吸收光谱，原子荧光光谱，分子吸收光谱和分子荧光光谱光源的元素灯，更具体地说是一种作为光源的汞元素灯。

(二)背景技术

原子吸收光谱分析和原子荧光光谱分析的光源，通常使用元素灯。大多数元素的元素灯是具有一个筒形阴极和一个阳极的空心阴极灯。汞是唯一在常温下呈液态并具有一定蒸汽压的金属元素。金属汞封入灯壳后，在常温下灯内具有一定的汞蒸汽压，通电后灯内汞的基态原子被激发发光。由于汞的激发电位比灯内充入的惰性气体的激发电位低，汞的激发发光集中在阳极弧光区。基于上述现象吴廷照等人(现代科学仪器，2000年增刊，总73期P90-92)研制了从阳极采光的汞空心阴极灯。由于这种灯的阴极仍采用空心阴极，所以具有起辉电压低，工作电压低，供电电源电路简单，汞的谱线辐射强度高，发光光谱纯洁等一系列优点。这种汞元素的发光强度比所有其它元素的空心阴极灯都强，是原子吸收光谱分析和原子荧光分析的理想光源。

在制作上述元素灯时，为了防止在使用中封入灯内的金属汞的损失，导致灯的发光强度降低，延长汞元素灯的使用寿命，必须在灯内加入过量的汞，以保证灯内有足够的汞，以维持灯内达到汞的饱和蒸汽压。由于汞的发光强度与灯内汞的蒸气压强有密切关系。当环境温度变化时，灯的发光强度也随之变化。以汞元素灯作光源进行原子吸收或原子荧光测定时，由于环境的温度发生变化会导致仪器基线漂移。原子吸收测定中，由于基线漂移导致测定误差加大，原子荧光测定中荧光强度与光源强度成正比，光源强度变化直接导致测定结果变化，影响分析结果的准确度。

(三)技术内容

本实用新型的目的就在于为降低环境温度的变化对灯内汞蒸汽压强的影响，而研制出一种全新结构的汞元素灯，使这种新型的汞元素灯不仅具有现有的汞元素灯起辉电压低，工作电压低、供电电源电路简单、汞的谱线辐射强度高、发光光谱纯洁等一系列优点，更使其具有发光稳定性好，基线漂移小的优点。

本实用新型的一种汞元素灯，有装在封闭的筒形壳内一个阳极(1)和一个空心阴极(7)，灯壳一端有平面石英灯窗(5)，灯壳的另一端为贯穿灯壳的能与玻璃或石英材料封接的阴极支撑杆(9)和阳极支撑杆(2)，穿正灯壳的阳极支撑杆(2)作为阳极电源的接线柱(6)，穿过灯壳的阴极支撑杆(9)作为阴极电源的接线柱(8)，阳极、阴极、阳极支撑杆、阴极支撑杆的灯壳内的部分均由屏蔽器所屏蔽，灯壳内充入惰性气体，灯壳内含有适量的汞。其灯壳为一个圆筒形双层套筒状中空的灯壳(12)，双层套筒的夹层为密封的真空空间。

所说的阳极、空心阴极、阳极支撑杆灯内部分及空心阴极支撑杆灯内部分的屏蔽器为屏蔽管。

本实用新型的一种汞元素灯的外壳为封闭的筒形，又以呈圆筒形为好，灯壳内置阳极(1)和空心阴极(7)，阳极(1)由钛管金属材料制成，呈圆筒形。阳极(1)位于圆筒形灯壳内中心轴线位置上。阳极(1)的圆筒底部的一端与阳极支撑杆(2)相焊接，阳极(1)开口朝向平面石英灯窗(5)，开口距平面石英灯窗1-10毫米。阳极支撑杆(2)由能与玻璃、石英封接的钨或钼制成。阳极支撑杆(2)的一端与阳极(1)焊接，另一端与灯壳的底部封接。阳极支撑杆(2)伸出灯壳外的部分为阳极接线柱(6)。阳极支撑杆(2)灯壳内的部分用阳极支撑杆屏蔽管(3)屏蔽。阳极支撑杆屏蔽管(3)由玻璃、陶瓷等绝缘材料制成。阳极支撑杆屏蔽管(3)的一端与圆筒灯壳底部紧密连接，另一端与阳极屏蔽管(4)紧密连接。阳极屏蔽管(4)由玻璃、陶瓷等绝缘材料制成，其内径比阳极的外径稍大。

空心阴极(7)由钛等金属材料制成，呈圆筒杯形，内径2-6毫米，孔深5-15毫米。空心阴极(7)位于圆形灯壳内中轴线的一侧。空心阴极有底的一端与空心阴极支撑杆(9)相连接。空心阴极(7)的开口朝向平面石英灯窗(5)。空心阴极支撑杆(9)由能与玻璃、石英封接的钨或钼制成。空心阴极支撑杆(9)的一端与空心阴极焊接相连，其另一端与灯壳的底部封接。空心阴极支撑杆(9)伸出灯壳外的部分为空心阴极灯的电源接线柱(8)。空心阴极支撑杆(9)的灯壳内的部分用空心阴极支撑杆屏蔽管(10)屏蔽。空心阴极支撑杆屏蔽管(10)由玻璃、陶瓷等绝缘材料制成。空心阴极支撑杆屏蔽管(10)的一端与圆筒形灯壳底部紧密相连，另一端与空心阴极屏蔽管(11)相连接。空心阴极屏蔽管(11)由玻璃、陶瓷等材料制成，其内径比空心阴极的外径稍大。

为了更大地减少环境温度的变化对灯内汞蒸汽压的影响，在灯壳的一端装有二个平面石英灯窗(5)，一个平面石英灯窗与灯壳的双层套筒的内层相连接，例如熔接，另一个平面石英灯窗与灯壳的双层套筒的外层相连接，例如熔接。

为了更好地减少环境温度对汞蒸汽压的影响，在灯壳双层套筒的内壁镀有银或铝等的光热反射镀层。在灯壳内充入惰性气体，又以在灯壳内充入100～5000Pa的氮、氖、氟其中的一种惰性气体为佳。

为了方便使用，在灯壳带有阳极电源接线柱(6)，阴极电源接线柱(8)的一端安装一个管脚。

本实用新型的一种汞元素灯的制造方法是，汞元素灯制成具有一个圆筒形的双层套筒状中空的灯壳(12)，双层套筒的夹层形成密封的真空空间。由玻璃或石英制成灯壳。灯壳一端的外侧有与阳极支撑杆(2)和阴极支撑杆(9)熔封的阳极电源接线柱(6)和阴极电源接线柱(8)，灯壳的另一端有与圆筒部分熔接的供灯的发光射出的平面石英灯窗(5)。密封灯壳内封入一定量的金属汞，充入100-500Pa的氦、氖、氩其中的一种惰性气体。阳极电源接线柱(6)和阴极电源接线柱(8)接通电源，阳极与阴极间的电位差使灯内气体电离，阴极与阳极间导通，灯内的气态金属汞原子被激发发光，产生特征波长的汞光谱，灯的发光从灯窗射出。

本实用新型的一种汞元素灯的优点、效果在于：

1.由于本实用新型的汞元素灯内封入了金属汞，在常温下灯内具有一定的汞蒸汽压，用直流电源或直流脉冲电源点壳元素灯后，灯内汞的基态原子被激发发光；由于汞的激发电位比灯内充入的惰性气体的激发电位低，汞的发光集中在阳极弧光区，其发光强度比空心阴极的发光强得多，本实用新型的汞元素灯从阳极弧光区采光，能够获得最高的发光强度。

2.本实用新型汞元素灯的阳极支撑杆和阴极支撑杆用玻璃、陶瓷等绝缘材料屏蔽，使得阳极与阴极间的放电更加集中，阳极弧光区更加集中，有助于提高灯的发光强度。

3.由于本实用新型的汞元素灯的阳极外有阳极屏蔽管，可使阳极弧光区更加集中，且分布在阳极的前方靠近平面石英灯窗灯壳中轴线的位置上，进一步提高了灯的发射光的强度。

4.由于本实用新型的汞元素灯的阴极制成圆筒状杯形结构，使得阴极与阳极间的辉光放电转换为空心阴极放电，放电更加稳定，灯发光的稳定性随之改善，空心阴极放电降低了灯的工作电压，灯的功率随之降低。

5.本实用新型的汞元素灯的阳极和阴极由钛、锆等具有真空吸气性能的金属材料制作。阴极和阳极能随时吸收灯壳等部件释放出来的杂质气体，能维持灯内所充入的惰性气体的纯净，确保本实用新型的汞元素具有高发光强度，获得高质量的谱线。

6.本实用新型的汞元素灯的阳极与平面石英灯窗的距离在1～10毫米的位置，减小了汞的发光在灯内的光程，有效地降低或消除了谱线的自吸收，因而能获得高质量的谱线。

7.在现有的汞元素灯中是单层的灯壳，灯壳内封装了超过灯内达到饱和汞蒸汽压所需要的汞，环境温度的变化，灯内的汞蒸汽压随之变化，灯的发光强度也会发生变化。环境温度的变化而引起灯发光的漂移。而本实用新型的汞元素灯的灯壳制成双层中空结构，中空夹层的内壁镀有能反射光和热的镀层，灯亮后经过一定时间的预热，灯自身达到热平衡后，中空灯壳有效地避免了环境温度变化对灯内温度的影响，消除了灯发光的漂移。

总之，由于本实用新型汞元素灯采用了空心阴灯结构，阳极采光，阳极屏蔽，阳极靠近灯窗设置，中空灯壳，灯壳内壁有镀层等一系列的措施，最终得到了发光强度高，发光光谱纯净，发光稳定性好的汞元素灯。本实用新型的汞元素灯可用于原子吸收和原子荧光分析，测定精密度和检出限得到明显的提高，提高了灵敏度。

(四)附图说明

图1为实施例1的汞元素灯的结构图

图中，1为阳极，2为阳极支撑杆，3为阳极支撑杆屏蔽管，4为阳极屏蔽管，5为平面石英灯窗，6为阳极电源接线柱，7为空心阴极，8为空心阴极电源接线柱，9为空心阴极支撑杆，10为空心阴极支撑杆屏蔽管，11为空心阴极屏蔽管，12为石英制的圆筒形的双层套筒的中空灯壳。

图2为实施例2的汞元素灯的结构图

图中，1为阳极，2为阳极支撑杆，3为阳极支撑杆屏蔽管，4为阳极屏蔽管，5为平面石英灯窗，6为阳极电源接线柱，7为空心阴极，8为空心阴极电源接线柱，9为空心阴极支撑杆，10为空心阴极支撑杆屏蔽管，11为空心阴极屏蔽管，12为玻璃制的圆筒形的双层套筒的中空灯壳，13为石英玻璃过渡区，14为管脚。

图3为实施例3的汞元素灯的结构图

以下用实施例对本实用新型作进一步的说明，将有助于本实用新型及优点作进一步的了解，本实用新型的保护范围不受这些实施例的限定，本实用新型的保护范围由权利要求来决定。

(五)具体实施方式

实施例1

本实施例为用石英材料制成的圆筒形双层套筒的中空灯壳12，双层套筒的夹层为密封的真空空间，灯壳内加入适宜量的金属汞(即超过灯内达到饱和和蒸汽压所需要的汞量)，充入800Pa压强的氩气，灯壳内置阳极1和空心阴极7，阳极1由钛制成Ф3×5毫米，呈圆筒形杯状，阳极位于灯壳内的中心轴线位置上。阳极1的圆筒底部的一端与钼制的阳极支撑杆2相焊接，阳极1开口朝向平面石英灯窗5，阳极开口至内层的平面石英灯窗的距离3毫米，有二个平面石英灯窗5，一个平面石英灯窗与灯壳的双层套筒的内层相熔接，另一个平面石英灯窗与灯壳的双层套筒的外层相熔接。阳极支撑杆2的另一端与灯壳的底部封接，阳极支撑杆2伸出灯壳外的部分为阳极电源接线柱6。阳极支撑杆2的灯壳内的部分用玻璃制的阳极支撑杆屏蔽管3屏蔽，阳极支撑杆屏蔽管3的一端与灯壳底部紧密连接，其另一端与玻璃制的阳极屏蔽器4紧密连接。

空心灯极灯7由钛金属材料构成，呈圆筒杯形(Ф3×8毫米)，空心阴极内径3毫米，孔深8毫米，空心阴极7位于灯壳内中轴线的一侧。空心阴极有底的一端与空心阴极支撑杆9相连接，空心阴极7的开口朝向平面石英灯窗5，空心阴极支撑杆9的另一端与灯壳的底部封接。空心阴极支撑杆9伸出灯壳外的部分为空心阴极电源接线柱8。空心阴极支撑杆9的灯壳内的部分用玻璃制的空心阴极支撑杆屏蔽管10屏蔽，空心阴极支撑杆屏蔽管10的一端与灯壳底部紧密相连，其另一端与玻璃制的空心阴极屏蔽管11相连接。在灯壳双层套筒的内壁镀有银反射层。

实施例2

本实施例的结构与实施例1基本相同，唯一不同的是灯壳由玻璃制成，灯内充入1200Pa压强的氖气。阳极开口至内层平面石英灯窗为5毫米，阳极Ф3×5毫米。空心阴极Ф3×8毫米。灯壳为玻璃制的双层套筒的中空的灯壳，有内外两个平面石英灯窗5，灯壳的双层套筒的内层通过石英玻璃过渡区13与内层的平面石英灯窗熔融封接，灯壳的双层套筒的外层也通过石英玻璃过渡区13与外层的平面石英灯窗熔融封接，阳极屏蔽管、阴极屏蔽管、阳极支撑杆屏蔽管、空心阴极支撑杆屏蔽管均由陶瓷管构成，灯壳内外套筒在灯壳尾部装有一个管脚14。

本实施例的产品与现有技术的汞空心阴极灯的性能对比

发射强度％ 30min 漂移％检出限 ng/ml 精密度 RSD％本实施例的产品 100 0.4 0.005 0.9现有的汞空心阴极灯 50 20 0.18 3.7

从上述对比看出，用本实施制成的汞元素灯用于原子吸收光谱分析和原子荧光光光谱分析，在灯的谱线强度、测定灵敏度、发光稳定性以及测定精密度和检出限等方面，全面优于现有汞空心阴极灯。

实施例3

本实施例的结构与实施例1基本相同，唯不同的是灯壳由玻璃制成，仅有一个平面石英灯窗5，灯壳的双层套筒的内外层均通过石英玻璃过渡区13与平面石英灯窗5相连接，灯内充入1200Pa压强的氖气。阳极开口到平面石英灯窗的距离为3毫米，阳极Ф3×5毫米，空心阴极Ф3×8毫米，灯壳内外套筒的内筒外筒在灯壳前、后两个部位熔融封接，装有管脚14。

Claims

1.一种汞元素灯，有装在封闭的筒形壳内的一个阳极(1)和一个空心阴极(7)，灯壳一端有平面石英灯窗(5)，灯壳的另一端为贯穿灯壳的能与玻璃或石英材料封接的阴极支撑杆(9)和阳极支撑杆(2)，穿过灯壳的阳极支撑杆(2)作为阳极电源接线柱(6)，穿过灯壳的阴极支撑杆(9)作为阴极电源的接线柱(8)，阳极、阴极、阳极支撑杆、阴极支撑杆的灯壳内的部分由屏蔽器所屏蔽，灯壳内充入惰性气体，含有适量的汞，其特征是：其灯壳为一个圆筒形双层套筒状中空的灯壳，双层套筒的夹层为密封的真空空间。

2.根据权利要求1所述的一种汞元素灯，其特征是：阳极(1)、空心阴极(7)、阳极支撑杆(2)及空心阴极支撑杆(9)的灯内部分的屏蔽器为屏蔽管。

3.根据权利要求1所述的一种汞元素灯，其特征是：阳极(1)位于圆筒形灯壳内中心轴线位置上。

4.根据权利要求1或3其中之一所述的一种汞元素灯，其特征是：阳极(1)开口朝向平面石英灯窗(5)，阳极(1)开口距平面石英灯窗1～10毫米。

5.根据权利要求1所述的一种汞元素灯，其特征是：空心阴极(7)是圆筒杯形，内径2～6毫米，孔深5～15毫米。

6.根据权利要求1所述的一种汞元素灯，其特征是：在灯壳的一端装有平面石英灯窗(5)，一个平面石英灯窗(5)与灯壳的双层套筒的内层相连接，另一个平面石英灯窗(5)与灯壳的双层套筒的外层相连接。

7.根据权利要求1所述的一种汞元素灯，其特征是：在灯壳双层套筒的内壁镀银或铝的光热的反射镀层。

8.根据权利要求1所述的一种汞元素灯，其特征是：在灯壳带有阳极电源接线柱(6)，阴极电源接线柱(8)的一端安装一个管脚。