专利名称：信号与背景波长同时检测的元素光谱分析仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种信号与背景波长同时检测的元素光谱分析仪。
背景技术：
在原子光谱分析、应用光谱学、计量及检测等领域，经常需要用到对样品的元素及其 含量进行分析。传统的光谱分析方法有原子吸收光谱法、电感耦合等离子体-原子发射光 谱法、电感耦合等离子体-质谱分析法，传统的分析方法需要对样品进行前处理，因而无法 实现对样品的快速分析。
随着技术的发展，现在已出现了一种激光诱导击穿光谱法，该方法是将脉冲高能激光 聚焦到样品的表面，在样品的表面产生高温等离子体，然后对等离子体中的原子辐射进行 光谱分析，从而检测出样品中相应原子及其含量。该分析方法相对于传统分析方法而言， 无须对样品进行前处理，现实了样品的快速分析，但现有的元素光谱分析仪仍存在如下不 足
现有的元素光谱分析仪中的单色仪一次只能输出一个波长，也就是说，要么只能检测 信号，要么只能检测背景，因此想要知道信号和背景的强度，就需要做两次测量，这无疑 降低了工作效率，而且由于测量背景时的等离子体与测量信号时的等离子体之间也会存在 差异，也会带来测量时的误差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种信号与背景波长同时检测的元素光谱分析仪，本发明可以 同时对信号及背景进行检测，提高了检测的效率；由于信号及背景的检测是同时进行，在 检测信号与背景时为同一等离子体，克服了分开检测所带来的误差。其技术方案如下-
一种信号与背景波长同时检测的元素光谱分析仪，包括激光器、样品放置位、光传输 部件、单色仪及信号处理装置，激光器朝向样品放置位，在单色仪末端设有射出缝，在单 色仪内设有分束片，在射出缝处设有光电转换兀件，光电转换元件与信号处理装置电气连 接；设于所述单色仪末端的所述射出缝为两个，两个射出缝轴线的夹角为直角，所述分光 束设于两个射出缝的夹角处；在两个射出缝处均设有光电转换元件，两个光电转换元件均 与所述信号处理装置电气连接。
本发明所采用的元素光谱分析方法包括如下歩骤A、激光器输出激光并照射到样品上， 样品内元素分解的同时向外发射光线；B、从样品传出的发射光线输入单色仪内，并经单色 仪内的分束片进行分束；C、经分束片分束的光线分别传输至两个射出缝；D、两个光电转 换元件将两个射出缝处的光强信号转换为电信号，并将两个电信号传输至信号处理装置， 由信号处理装置同时对两个信号进行处理。本发明由于可以同吋对信号及背景进行检测， 提高了检测的效率；由于信号及背景的检测是同时进行，在检测信号与背景时为同一等离 子体，克服了分开检测所带来的误差。
本发明所述分析仪的进一步结构是
在所述激光器与所述样品放置位之间设有第一凸透镜，所述光传输部件包括第二凸透 镜、第三凸透镜及反射镜，第二凸透镜设于样品放置位与反射镜之间，第三凸透镜设于反 射镜与单色仪之间。在所述A步骤中，所述激光器输出激光经第一凸透镜聚焦后再照射到 所述样品上，在所述B步骤中，从所述样品传出的发射光线先经第二凸透镜后，发射光线 成为平行光，经反射镜反射后，再经第三凸透镜聚集后输入所述单色仪内。
所述光电转换元件为光电倍增管。
在所述单色仪主体与分束片之间设有可对分束片进行调节的角度调节装置。
与所述两个射出缝轴线均成45度角的线为基准线，所述分束片与该基准线成倾斜夹角。 当发射光线经分束片分束之后，分为两路，其中一路为信号，另一路为背景，光电转换元 件将两路信号分别进行转换后，再通过信号处理装置进行处理分析。
所述分束片透射率、反射率均为50%。所述信号处理装置包括示波器及计算机，示波器及计算机电气连接，所述两个光电转 换元件与示波器电气连接。
在所述样品放置位旁侧还设有光电式开关，该光电式开关与所述示波器的同歩信号输 入端电气连接。当激光器将激光照射到样品时，光电式开关给示波器发出一个同歩信号， 以使示波器与激光器同步。
综上所述，本发明的优点是可以同时对信号及背景进行检测，提高了检测的效率； 由于信号及背景的检测是同时进行，在检测信号与背景时为同一等离子体，克服了分开检 测所带来的误差。
图1是本发明所述分析仪的结构示意图； 图2为图1的局部放大图； 附图标记说明
1、激光器，2、样品放置位，3、单色仪，4、示波器，5、计算机，6、样品，7、第一 凸透镜，8、第二凸透镜，9、第三凸透镜，10、反射镜，11、分束片，12、光电式开关， 13、第一射出缝，H、第二射出缝，15、第一光电倍增管，16、第二光电倍增管，17、基准 线。
具体实施例方式
如图l、图2所示， 一种信号与背景波长同时检测的元素光谱分析仪，包括激光器l、 样品放置位2、光传输部件、单色仪及信号处理装置，激光器1朝向样品放置位2，在单色 仪末端设有射出缝，在单色仪内设有分束片11，在射出缝处设有光电转换元件，光电转换 元件与信号处理装置电气连接；设于所述单色仪末端的所述射出缝为两个，两个射出缝轴 线的夹角为直角，所述分光束设于两个射出缝的夹角处；在两个射出缝处均设有光电转换
5元件，两个光电转换元件均与所述信号处理装置电气连接。
其中，在激光器1与样品放置位2之间设有第一凸透镜7，所述光传输部件包括第二凸 透镜8、第三凸透镜9及反射镜10，第二凸透镜8设于样品放置位2与反射镜10之间，第 三凸透镜9设于反射镜10与单色仪之间。所述信号处理装置包括示波器4及计算机5，示 波器4及计算机5电气连接。在样品放置位2旁侧还设有光电式开关12，该光电式开关12 与示波器4的同步信号输入端电气连接。所述两个射出缝分别为第一射出缝13、第二射出 缝14，所述光电转换元件为光电倍增管，即在第一射出缝13、第二射出缝14处分别设有 第一光电倍增管15、第二光电倍增管16，第一光电倍增管15、第二光电倍增管16均与示 波器4电气连接。分束片ll透射率、反射率均为50%，与两个射出缝轴线均成45度角的线 为基准线17，分束片11与该基准线17成倾斜夹角，在单色仪主体与分束片11之间设有可 对分束片11进行调节的角度调节装置。
使用本实施例中所述元素光谱分析仪时，其使用方法是
A、 激光器1输出激光并经第一凸透镜7聚焦后照射到样品上，样品内元素分解的同时 在样品表面产生激光等离子体，等离子体的火花向外发射光线；
B、 从所述样品传出的发射光线先经第二凸透镜8后，发射光线成为平行光，经平面的 反射镜10反射后，再经第三凸透镜9聚集后通过入射狭缝处输入所述单色仪内，并经单色 仪内的分束片ll (该分束片ll置于一个二维调节架上)进行分束；
C、 经分束片11分束的光线分别传输至第一射出缝13、第二射出缝14;
D、 第一光电倍增管15、第二光电倍增管16分别将第一射出缝13、第二射出缝14处 的光强信号转换为电信号，并将两个电信号传输至具有数字存储功能的示波器4的两个通 道，计算机5内的软件控制示波器4并实现双通道数据采集，通过示波器4及计算机5同 时对信号与背景进行处理分析。
当第一射出缝13的输出光的波长对应于某信号波长，且分束片11与基准线17重合时， 第二射出缝14的输出光的波长也等于信号波长，这时第一光电倍增管15、第二光电倍增管 16所输出的信号是完全一致的。但是如果通过分束片11的二维调节架的水平方向，就可以 将第二射出缝14的输出光的波长做微小移动至背景波长位置，此时，第二射出狭缝就输出背景信号。
本发明可以实现对信号和背景进行同时检测，从而将分析速度提高一倍。同时由于是 同时测的，等离子体是相同的，也提高背景测量的准确性，间接提高了定量分析结果的可 靠性。
以上仅为本发明的较佳实施例，并不以此限定本发明的保护范围；在不违反本发明构 思的基础上所作的任何替换与改进，均属本发明的保护范围。
权利要求
1、一种信号与背景波长同时检测的元素光谱分析仪，包括激光器、样品放置位、光传输部件、单色仪及信号处理装置，激光器朝向样品放置位，在单色仪末端设有射出缝，在单色仪内设有分束片，在射出缝处设有光电转换元件，光电转换元件与信号处理装置电气连接；其特征在于，设于所述单色仪末端的所述射出缝为两个，两个射出缝轴线的夹角为直角，所述分光束设于两个射出缝的夹角处；在两个射出缝处均设有光电转换元件，两个光电转换元件均与所述信号处理装置电气连接。
2、 如权利要求l所述信号与背景波长同时检测的元素光谱分析仪，其特征在于，所述光电 转换元件为光电倍增管。
3、 如权利要求1所述信号与背景波长同时检测的元素光谱分析仪，其特征在于，在所述激 光器与所述样品放置位之间设有第一凸透镜，所述光传输部件包括第二凸透镜、第三凸 透镜及反射镜，第二凸透镜设于样品放置位与反射镜之间，第三凸透镜设于反射镜与单 色仪之间。
4、 如权利要求l所述信号与背景波长同时检测的元素光谱分析仪，其特征在于，在所述单 色仪主体与分束片之间设有可对分束片进行调节的角度调节装置。
5、 如权利要求1至4屮任一项所述信号与背景波长同时检测的元素光谱分析仪，其特征在 于，与所述两个射出缝轴线均成45度角的线为基准线，所述分束片与该基准线成倾斜夹角。
6、 如权利要求1至4中任一项所述信号与背景波长同时检测的元素光谱分析仪，其特征在 于，所述分束片透射率、反射率均为50%。
7、 如权利要求1至4中任一项所述信号与背景波长同时检测的元素光谱分析仪，其特征在 于，所述信号处理装置包括示波器及计算机，示波器及计算机电气连接，所述两个光电 转换元件与示波器电气连接。
8、 如权利要求1至4中任一项所述信号与背景波长同时检测的元素光谱分析仪，其特征在 于，在所述样品放置位旁侧还设有光电式开关，该光电式开关与所述示波器的同步信号 输入端电气连接。
全文摘要
本发明公开了一种信号与背景波长同时检测的元素光谱分析仪，该分析仪包括激光器、样品放置位、光传输部件、单色仪及信号处理装置，激光器朝向样品放置位，在单色仪末端设有射出缝，在单色仪内设有分束片，在射出缝处设有光电转换元件，光电转换元件与信号处理装置电气连接；其中设于所述单色仪末端的所述射出缝为两个，两个射出缝轴线的夹角为直角，所述分光束设于两个射出缝的夹角处；在两个射出缝处均设有光电转换元件，两个光电转换元件均与所述信号处理装置电气连接。本发明能够实现快速检测分析，效率高，误差小。
文档编号G01N21/64GK101587073SQ20091004081
公开日2009年11月25日 申请日期2009年7月3日 优先权日2009年7月3日
发明者周伦彬, 周建英, 李润华, 王自鑫, 蔡永洪, 芳 赵 申请人:广州市计量检测技术研究院;华南理工大学;中山大学