一種用於多元素原子吸收測定的光學系統以及測定方法
2023-12-03 22:41:01 2
一種用於多元素原子吸收測定的光學系統以及測定方法
【專利摘要】本發明公開了一種用於多元素原子吸收測定的光學系統以及測定方法，該光學系統包括依次相互配合的光源、原子化器、單色器、狹縫裝置以及檢測器，其特徵在於，所述光源由多個元素燈組成，所述多個元素燈輪流點亮，所述狹縫裝置為多出口狹縫，其上每個狹縫對應一個元素對應的波長；所述單色器為分光系統，在多出口狹縫上形成多個元素的不同波長的分光。其利用多出口狹縫裝置與檢測器配合，再利用各個元素燈點燈的時間差來實現對多個元素的原子吸收測定。本發明能夠有效實現多元素原子吸收的測定。
【專利說明】一種用於多元素原子吸收測定的光學系統以及測定方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種光學測定技術，具體涉及一種用於多元素原子吸收測定的技術。【背景技術】
[0002]原子吸收光譜法是分析化學領域中一種極其重要的分析方法，已廣泛用於冶金工業。原子吸收光譜法是利用被測元素的基態原子特徵輻射線的吸收程度進行定量分析的方法。既可進行某些常量組分測定，又能進行ppm、ppb級微量測定，可進行鋼鐵中低含量的Cr、N1、Cu、Mn、Mo、Ca、Mg、Al、Cd、Pb、Ad ;原材料、鐵合金中的 K20、Na20、Mg。、Pb、Zn、Cu、Ba、Ca等元素分析及一些純金屬(如Al、Cu)中殘餘元素的檢測。
[0003]現有的測定方法在進行測定時，一次只能測量一份樣品和該樣品中的一種元素，局限性較大。當需要測量一份樣品中的多種元素以及有大量樣品需要在短時間內測量時，將無法實現。
【發明內容】
[0004]針對現有測定方法每次只能夠測量一種元素的問題，本發明的第一個目的在於提供一種用於多元素原子吸收測定的光學系統。
[0005]作為本發明的第二目的，還提供一種用於多元素原子吸收測定的方法。
[0006]為了達到上述目的，本發明採用如下的技術方案:
[0007]—種用於多元素原子吸收測定的光學系統，所述光學系統包括依次相互配合的光源、原子化器、單色器、狹縫裝置以及檢測器，所述光源由多個元素燈組成，所述多個元素燈輪流點亮，所述狹縫裝置為多出口狹縫，其上每個狹縫對應一個元素對應的波長；所述單色器為分光系統，在多出口狹縫上形成多個兀素的不同波長的分光。
[0008]在光學系統的優選實例中，所述檢測器為光電倍增管。
[0009]進一步的，所述多個元素燈輪由一組多個同步信號對應控制輪流點亮。
[0010]再進一步的，所述同步信號為方波同步信號，一組中多個同步信號之間依次相差一個方波峰時間。
[0011]作為本發明的第二目的，用於多元素原子吸收測定的方法，該測定方法利用多出口狹縫裝置與檢測器配合，再利用各個元素燈點燈的時間差來實現對多個元素的原子吸收測定。
[0012]在該測定方法的優選實例中，該測定方法具體包括如下步驟:
[0013](I)通過同步信號的控制，輪流點亮各個元素燈；
[0014](2)各元素燈產生的光線依次經過原子化器進入到單色器中；
[0015](3)單色器依次對進入的光線分光形成對應元素的單色光；
[0016](4)分光後的單色光根據波長依次通過多出口狹縫裝置上對應的狹縫；
[0017](5)檢測器依次測量每個元素的原子吸收信號，實現多個元素的分析。
[0018]本發明提供的測定方法具有如下優點:[0019](I)能夠實現同時對多個元素的原子吸收進行測定；
[0020](2)測定過程簡單，易於操作，測定效率高；
[0021](3)測定結果精確；
[0022](4)儀器結構簡單，可實現小型化；
[0023](5)儀器無機械運動部件，提高了元素原子吸收測量的可靠性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024]以下結合附圖和【具體實施方式】來進一步說明本發明。
[0025]圖1為本發明中用於多元素原子吸收測定的光學系統的光學原理圖；
[0026]圖2為用於多元素原子吸收測定的光學系統中多出口狹縫裝置的結構示意圖；
[0027]圖3為本發明進行測定的元素燈同步信號控制圖。
【具體實施方式】
[0028]為了使本發明實現的技術手段、創作特徵、達成目的與功效易於明白了解，下面結合具體圖示，進一步闡述本發明。
[0029]本發明為了實現多元素同時分析，通過同步信號的控制，輪流點亮各個元素燈，同時輪流採集各元素的檢測信號，由此來實現多元素的測定分析。
[0030]參見圖1，其所示基於上述原理形成的用於多元素原子吸收測定的光學系統的光學原理圖。由圖可知，該光學系統100主要包括光源101、原子化器102、單色器103、多出口狹縫裝置104以及檢測器105這五個部分。光源101、原子化器102、單色器103、多出口狹縫裝置104以及檢測器105依次配合形成光學系統100。
[0031]其中，光學系統100中的光源101由多個元素燈組成，每個元素燈可分別控制開和關。元素燈的開和關控制由一組多個同步信號來控制，一個元素燈受一個同步信號控制。這些同步信號為方波同步信號，它們之間依次相差一個方波峰時間。由此通過這樣的多個同步信號的控制能夠實現光源101中多個元素燈的輪流點亮。
[0032]光學系統100中的單色器103為固定的分光系統，在多出口狹縫裝置104上形成多個元素的不同波長的分光。
[0033]光學系統100中的多出口狹縫裝置104，由不同位置的狹縫組成，每個狹縫分別對應一個測量元素對應的波長，即一個測量元素對應一個波長，一個波長對應一個出口狹縫。
[0034]參見圖2，多出口狹縫裝置104其主要包括狹縫片104a和狹縫底座104b兩部分，其中，狹縫片安置在狹縫底座上。狹縫片104a上開設有若干狹縫104c，每個狹縫104c分別對應一個測量元素對應的波長，即一個測量元素對應一個波長，一個波長對應一個出口狹縫。每個狹縫的寬度和儀器(相關探測器)的光譜解析度一致且均相同，同時每個狹縫的長度也相同。
[0035]在多出口狹縫裝置上的多個狹縫之間相互平行設置，並且每個狹縫的分布位置根據波長的大小不同，從狹縫片左邊到右邊，元素的波長從小到大水平分布。
[0036]光學系統100中的檢測器105採用一個光電倍增管(PMT)來採集數據。通過同步信號，分時記錄各元素的檢測信號。
[0037]由此形成的用於多元素原子吸收測定的光學系統，通過不斷的輪流點亮每個元素燈，光電倍增管(PMT)輪流測量每個元素的原子吸收信號，實現多個元素的分析。
[0038]為了清楚的說明多元素原子吸收測定的方法，下面以Pb、Cd、Cu、Zn四元素原子吸收測定的實施進行闡述:
[0039]Pb、Cd、Cu、Zn四元素是食品檢測、環境監測中的主要重金屬元素。Cd的測定波長為 228.8nm，Pb 的測定波長為 283.3nm、217.0nm，Cu 的測定波長為 324.7nm、224.4nm,Zn的測定波長為213.9nm、307.6nm ;為了實現多元素同時分析，本實例中的四個元素Pb, Cd, Cu, Zn波長選擇相互靠近的波長(Cd228.8，Pb217.0, Cu224.4，Ζη213.9)，這樣可便
於有效光線的集中。
[0040]光學系統中的光源由Pb、Cd、Cu、Zn四元素燈組成，每個元素燈可分別控制開和關。元素燈的開和關控制由4個同步信號來控制，一個元素燈一個同步信號。
[0041]參見圖3，其所示為分別控制Pb、Cd、Cu、Zn四元素燈的4個同步信號的控制圖。這4個同步信號的頻率為50Hz的方波同步信號，它們之間依次相差一個方波峰時間。
[0042]光學系統中的多出口狹縫裝置由不同位置的4個狹縫組成，一個元素對應一個出口狹縫，狹縫從左到右對應波長排列為Zn213.9nm、Pb217.0nm、Cu224.4nm、Cd228.8nm，狹縫間距離為 1.438mm, 3.433mm, 2.041mm。
[0043]光學系統中的檢測器採用一個光電倍增管(PMT)來採集數據。通過同步信號，分時記錄各元素的檢測信號。
[0044]由此，本實例進行四元素原子吸收測定的過程如下:
[0045](I)燈同步信號控制先開啟Zn元素燈，Zn元素燈產生的光經過單色器分光後波長213.9nm的單色光由多出口狹縫裝置的Zn狹縫(I號狹縫)穿出，進入光電倍增管(PMT)檢測器，通過相關的計算系統進行數據採集並記錄，Zn元素燈開啟維持5毫秒後關閉，Zn元素數據採集結束；
[0046](2) Zn元素測量結束後，燈同步信號控制開啟Pb元素燈，Pb元素燈光經過單色器分光後波長217.0nm的單色光由多出口狹縫的Pb狹縫(2號狹縫)穿出，進入光電倍增管(PMT)檢測器，通過相關的計算系統進行數據採集並記錄，Pb元素燈開啟維持5毫秒後關閉，Pb元素數據採集結束；
[0047](3) Pb元素測量結束後，燈同步信號控制開啟Cu元素燈，Cu元素燈光經過單色器分光後波長224.4nm的單色光由多出口狹縫的Cu狹縫(3號狹縫)穿出，進入光電倍增管(PMT)檢測器，通過相關的計算系統進行數據採集並記錄，Cu元素燈開啟維持5毫秒後關閉，Cu元素數據採集結束；
[0048](4) Cu元素測量結束後，燈同步信號控制開啟Cd元素燈，Cd元素燈光經過單色器分光後波長228.Snm的單色光由多出口狹縫的Cd狹縫(4號狹縫)穿出，進入光電倍增管(PMT)檢測器，通過相關的計算系統進行數據採集並記錄，Cd元素燈開啟維持5毫秒後關閉，Cd元素數據採集結束；
[0049](5) 一個周期20ms結束後，Pb、Cd、Cu、Zn四元素原子吸收測定數據採集完畢，同時控制系統將4個元素的數據通過通訊口傳送到計算機中的原子吸收專用工作站軟體中進行分析處理。儀器的同步信號控制下一個周期的四元素原子吸收測定開始，周而復始，不斷進行多元素測量。
[0050]以上顯示和描述了本發明的基本原理、主要特徵和本發明的優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和範圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明範圍內。本發明要求保護範圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
【權利要求】
1.一種用於多元素原子吸收測定的光學系統，所述光學系統包括依次相互配合的光源、原子化器、單色器、狹縫裝置以及檢測器，其特徵在於，所述光源由多個元素燈組成，所述多個元素燈輪流點亮，所述狹縫裝置為多出口狹縫，其上每個狹縫對應一個元素對應的波長；所述單色器為分光系統，在多出口狹縫上形成多個元素的不同波長的分光。
2.根據權利要求1所述的一種用於多元素原子吸收測定的光學系統，其特徵在於，所述檢測器為光電倍增管。
3.根據權利要求1所述的一種用於多元素原子吸收測定的光學系統，其特徵在於，所述多個元素燈輪由一組多個同步信號對應控制輪流點亮。
4.根據權利要求3所述的一種用於多元素原子吸收測定的光學系統，其特徵在於，所述同步信號為方波同步信號，一組中多個同步信號之間依次相差一個方波峰時間。
5.一種用於多元素原子吸收測定的方法，其特徵在於，所述測定方法利用多出口狹縫裝置與檢測器配合，再利用各個元素燈點燈的時間差來實現對多個元素的原子吸收測定。
6.根據權利要求5所述的一種用於多元素原子吸收測定的方法，其特徵在於，該測定方法具體包括如下步驟: (1)通過同步信號的控制，輪流點亮各個元素燈； (2)各元素燈產生的光線依次經過原子化器進入到單色器中； (3)單色器依次對進入的光線分光形成對應元素的單色光； (4)分光後的單色光根據波長依次通過多出口狹縫裝置上對應的狹縫； (5)檢測器依次測量每個元素的原子吸收信號，實現多個元素的分析。
【文檔編號】G01N21/31GK103674866SQ201310611303
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年11月26日 優先權日:2013年11月26日
【發明者】陳建鋼, 楊嘯濤, 劉志高, 丁浩彥 申請人:上海光譜儀器有限公司