一种微波等离子体炬原子发射光谱仪的制作方法_2

文档序号:9415677阅读:来源:国知局
以下有益效果:微波等离子体炬原子发射光谱仪的微波源系统可产生大功率且连续稳定的微波,功率在0-1500W范围内可调,微波源系统输出稳定性高,将大功率的微波耦合到匹配的大功率微波等离子体炬光源系统中,激发等离子体的能力更强,等离子体不易被溶剂破坏,可将样品溶液直接雾化进样,从而省去加热去溶装置,极大地简化仪器进样系统,提高了仪器的可靠性,产生的等离子体光源在分光检测系统中更利于捕获检测,生成的光谱分析数据用于元素分析时效果更好,整机性能得到了提升。
[0019]大功率下微波等离子体炬原子发射光谱仪整体性能得到了提升,相比低功率下微波等离子体炬原子发射光谱仪而言,卤族元素的检出有明显改善。
[0020]采用三维调节装置控制微波传输系统进行三维运动,可以对微波耦合到大功率微波等离子体炬光源系统的空间坐标位置(χ,γ,ζ)进行调节,利于进行等离子体空间能量分布测量,为优化实验条件与研究等离子体物理化学特性提供了可能。
【附图说明】
[0021]图1为本发明一个实施例的微波等离子体炬原子发射光谱仪的结构框图;
[0022]图2为本发明一个实施例的气路控制系统的结构示意图;
[0023]图3为本发明一个实施例的大功率微波等离子体炬光源系统的结构框图;
[0024]图4为本发明一个实施例的三维调节装置的结构框图;
[0025]图5为本发明一个实施例的微波传输系统的结构框图;
[0026]图6为本发明一个实施例的进样系统的结构框图;
[0027]图7为本发明另一个实施例的进样系统的结构框图;
[0028]图8为本发明又一个实施例的进样系统的结构框图;
[0029]图9为本发明一个实施例的全谱直读型分光检测系统的结构框图;
[0030]图10为本发明一个实施例的顺序扫描型分光检测系统的结构框图。
【具体实施方式】
[0031]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图对本发明的【具体实施方式】做详细的说明。
[0032]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广,因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
[0033]参看图1,本发明的微波等离子体炬原子发射光谱仪包括大功率微波等离子体炬光源系统1,气路控制系统7,进样系统5,微波源系统2,微波传输系统3,分光检测系统8,检测控制系统6。
[0034]本发明的微波等离子体炬原子发射光谱仪使用的微波源系统的功率可以在300W以上,微波源系统输出稳定度高,输出偏移误差小,保证了大功率微波等离子体炬光源系统I工作的稳定性。
[0035]其中,大功率微波等离子体炬光源系统I的炬管为一端开放的三管同轴结构,该大功率微波等离子体炬光源系统I能够耦合接收大功率状态的微波,在炬管的中管和外管之间形成电磁场驻波,在炬管开口端电场最强激发等离子体,等离子体激发能力更强。气路控制系统7是用来控制各气瓶向大功率微波等离子体炬光源系统I进气,各气瓶包括载气瓶10 (内装载气气体)、工作气瓶11 (内装维持气)和屏蔽气氧气瓶12 (内装屏蔽气体),在一个实施例中,大功率微波等离子体炬光源系统I可以不需要屏蔽气体时,也可以省去屏蔽气氧气瓶12,各气瓶通过例如金属管或PU (聚胺酯)管等管道和气路控制系统7连接,气路控制系统7接收检测控制系统6的操作指令控制气体流速,气路控制系统7输出后经金属管或PU管的传输分别将载气气体、等离子气体、屏蔽气体通入炬管的内管、中管和外管。其中气路控制系统7控制输出的载气气体还通过进样系统5处理形成样品后进入或送入大功率微波等离子体炬光源系统I的内管中。微波源系统2提供在大功率范围内可调且连续的微波。微波传输系统3接收并转换微波,使得微波和炬管更匹配的耦合,将转换后的微波耦合至大功率微波等离子体炬光源系统I,微波耦合到炬管后,在炬管开放端激发等离子体,形成等离子体光源。分光检测系统4捕获大功率微波等离子体炬光源系统I的等离子体激发后的等离子体光源,并生成光谱分析数据。检测控制系统6在光谱仪中起到控制作用,控制各系统的正常工作,检测控制系统6还接收并处理分光检测系统4输出的光谱分析数据。
[0036]参看图2,气路控制系统7包括载气质量流量控制器29、维持气质量流量控制器30、氧屏蔽气质量流量控制器31,均接收来自控制系统9的控制信号,对各路气体流量进行控制,利用气体运动热效应对气体流量进行控制,采用转接头与各管路连接,优选的,各管路采用外径6mm的金属或PU气管,在进样品时,载气质量流量控制器29与进样系统5相接,载气质量流量控制器29输出载气气体后通过进样系统5处理,为样品溶液进样提供载气。
[0037]在一个实施例中,检测控制系统6包括控制系统9和上位机14,上位机14方便用户使用操作软件控制光谱仪,控制系统9可通过网线等传输线与上位机14通讯收发操作指令,通过通讯线与各系统连接,实现收发指令功能控制执行部件,控制系统9输出操作指令给气路控制系统7从而控制气体流速,分光检测系统经光电转换后的电信号(光谱分析数据)传至上位机14进行数据处理,显示并生成光谱图,完成元素测量。
[0038]参看图3,在一个实施例中,大功率微波等离子体炬光源系统I包括内管15、中管16、外管17、耦合针18、耦合环19、反射机构20、隔圈24。内管15、中管16、外管17同轴装配,内管15通入载气,中管16通入维持气,外管17通入屏蔽气,反射机构20连接在中管16和外管17的底部作为微波反射端,耦合环19紧密贴合在中管16外壁上,耦合针18连接耦合环19并将微波耦合到中管16和外管17之间,微波频率例如是2.45GHz,隔圈设置在内管15和中管16之间起同轴固定的作用,此外还起到中管16和内管15间微波的反射端面的作用,内管15、中管16、外管17和隔圈24均为金属材质,该结构的炬管内形成有双谐振的电磁场驻波场,适用于大功率和小功率的场合,在本实施例中,大功率微波等离子体炬光源系统I的炬管开放的一端激发等离子体,等离子体28激发能力更强,等离子体28由焰根21、焰核22、焰尾23组成;焰核22 —般为最佳分析区,样品气溶胶在焰根部21经气化和原子化后焰核22受激发发射出各元素的特征发射。
[0039]在一个实施例中,也可以采用内管15为石英材质,中管16和外管17为金属材质的大功率微波等离子体炬光源系统I。本实施例的大功率微波等离子体炬光源系统I是实现炬管大功率微波耦合从而获得更强等离子体28激发功能的一个具体实施方案,可以理解,其他能够实现该功能的大功率微波等离子体炬光源系统也可以用到本发明中去,微波耦合方式也并不限于耦合针18和耦合环19的方式,微波例如也可以通过波导耦合到中管和外管之间。
[0040]较佳的,大功率微波等离子体炬光源系统I的反射机构20构造为不可调谐机构,配置反射机构20的位置使得大功率微波等离子体炬光源系统I的腔体深度为1/4微波波长的奇数倍,使
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