专利名称：一种多元素同时测定的原子吸收方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种多元素同时测定的原子吸收方法和装置。属于测定仪器领域。
背景技术：
原子吸收分析原理是基态自由原子对光辐射能的共振吸收。测量自由基态原子对光辐射能的吸收程度，就可以推断出样品中所含元素的浓度。多元素同时测定技术是基态自由原子同时对多个具有不同特征波长的光辐射能进行共振吸收，测量自由基态原子对不同特征波长光辐射能的吸收程度，以此推断出样品中不同元素所含的浓度。
中国专利(01219460.3)叙述了一种多道原子吸收光谱仪，由二个灯架、铜锌钙三元素灯、镁铁二元素灯、透镜、火焰吸收池、带有样品池的原子化器、带光线孔的多道单色器、多道信息检测器、单片机控制器及微机等构成，其主要是设在一灯架上的铜锌钙三元素灯与设在另一灯架上的镁铁二元素灯的位置排列呈小于90°的夹角。
中国专利(03209467.1)叙述了一种原子吸收分光光度计，其包括有灯架、置于灯架上的元素灯、光路系统、原子化系统、分光系统和电路处理系统，电路处理系统与分光系统连接；原子化系统包括有原子化器和火焰吸收池，分光系统包括有光栅和光电倍增管，电路处理系统包括有单片机和显示器，光路系统包括有两个凹面镜和一个平面镜，其中，第一凹面镜与元素灯对应设置，其中心线与元素灯中心线有一夹角，平面镜置于第一凹面镜的反射光路上，第二凹面镜置于平面镜的反射光路上，原子化系统置于平面镜反射第一凹面镜的光线聚集点下方，分光系统置于第二凹面镜的反射光路上。
如果在同时测量铜、锌、钙、镁、铁五种元素的基础上，要增加被测元素的数目并且元素特征谱线间的距离小于仪器的光谱带宽时，上述现有技术由于存在无法克服光谱干扰的缺陷，会导致测量结果的吸光度值降低。
发明内容
为了克服现有技术的不能同时测量多于铜、锌、钙、镁、铁五种元素的多种元素的数目的技术不足，提供一种多元素同时测定的原子吸收方法和装置，是能够同时测量更多元素，光谱干扰少、测量准确度高、结构简单、可靠性高的多元素同时测定的原子吸收方法和装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种多元素同时测定的原子吸收装置由光源系统、光路系统、原子化器、分光系统、光束编组系统、光电转换系统、计算机系统组成，其中光电转换系统与计算机系统电连接。上述光源系统由2个或3个或4个或5个或6个或7个或8个空心阴极灯和由1个或和2个或和3个或和4个或和5个或和6个或和7个或和8个复合空心阴极灯组成，交替发出含有一种或一种以上待测元素特征波长的单色光束和复合光束。上述光路系统是由聚焦镜、半透半反镜、反射镜和狭缝等组成，并分为两部分分别安装在原子化器的两端，安装在光源系统和原子化器之间的部分满足使光源系统发出的光束以平行于原子化器或与平行方向呈小于90°的夹角穿过的要求。安装在原子化器与分光系统之间的部分满足其穿过原子化器的光束以与光栅的法线方向呈小于30°的入射夹角射入光栅的要求。上述分光系统由光栅组成，将穿过原子化器后射入光栅的含有多种待测元素特征波长光束分解成多路只含有一种待测元素特征波长的单色光束，将穿过原子化器后射入光栅的含有多种待测元素特征波长光束分解成多路只含有一种待测元素特征波长的单色光束。上述光束编组系统是由狭缝、带夹角的组合反射镜及反射镜组成，将经光栅分光后的多路只含有一种待测元素特征波长的单色光束进行编组，使其满足在每个光电检测器上交替检测多路光束的要求，其中带夹角的组合反射镜的夹角小于170°，带夹角的组合反射镜的安装位置满足光束发出的位置落在夹角所对应的区域内，上述光电转换系统是由1只或2只或3只或4只的光电倍增管组成，每个光电倍增管接收一束或交替接收一束以上的光束进行检测。
上述计算机系统是由专用单片机和通用计算机组成。
一种多元素同时测定的原子吸收方法；其步骤如下步骤1多路辐射光源交替发出多路的含有待测元素特征波长的复合辐射光束，每路光束含有一种或一种以上待测元素的特征波长；步骤2将上述光束以平行于原子化器或与平行方向呈小于90°的夹角α通过原子化器后，再以与光栅的法线方向呈小于30°的入射夹角β射入光栅；步骤3经光栅分光后的光束进入光束编组系统编组后，进入光电转换器进行检测，将多路光束编组使每组包含一束或一束以上的光束，通过光束编组系统后重新编组组合，每组光束使用同一光电转换器、每组光束组合交替使用同一光电转换器交替进行检测；步骤4并经计算机系统计算出每种元素的浓度值。
与现有技术相比，本发明有以下优势1.在一些特定的应用领域，如对人体血中元素的测定，当样品中各元素的浓度与原子吸收分析装置的线性测量范围不一致，并且由于样品量非常有限不能采用对样品进行多次稀释的方法解决时，就可以利用本发明的原理，在进行装置的光源系统和光路系统的设计时针对不同浓度范围的元素，通过设置不同的复合辐射光束I1~n与原子化器的夹角α，即可达到在测量的同时将多个元素同时“稀释”到线性测量范围的目的。
2.可以利用本发明的原理，在进行装置的光源系统设计时，根据所测样品中元素的数目、元素特征波长以及元素间的光谱干扰等综合因素，通过设计不同元素组合的复合空心阴极灯、空心阴极灯与复合空心阴极灯的交替导通组合方案，达到多路单、复合辐射光束通过原子化器，多个元素同时测量的目的。
3.可以利用本发明的原理，在进行装置的光路系统设计时，根据将光栅分光后的多路含有单一元素特征波长的光束按波长接近程度，使其出射的光路重叠或接近于重叠的原则，通过设计不同的I1~n与光栅法线的夹角β，以达到上述目的。
4.可以利用本发明的原理，在进行装置的光束编组系统设计时，在上述3的基础上，将出射光路重叠和接近于重叠的光束编为同一组，每组光束聚焦在同一个光电转换器上，出射光路的重叠程度越高，则相对应的光电转换器系统所使用的光电转换器数目就越少，从而达到光电转换器使用效率高、节省空间、节约成本的目的。
5.虽然经光栅分光后的出射光路是重叠的，但由于光源系统的工作方式为交替发出光束，所以不存在现有技术存在的光谱干扰问题。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的装置原理图。
图2是本发明的装置结构图。
图3是本发明的装置图。
具体实施例方式
实施例1如图1所示，一种多元素同时测定的原子吸收装置由光源系统装置50、光路系统装置51、53、原子化器52、光栅54、光束编组系统装置55、光电转换器系统装置56、计算机系统57组成，上述光源系统装置50可以由2个或3个或4个或5个或6个或7个或8个空心阴极灯和由1个或和2个或和3个或和4个或和5个或和6个或和7个或和8个复合空心阴极灯组成。在光源系统装置50与原子化器52之间装有光路系统装置51，是由聚焦镜、半透半反镜和反射镜组成，其安装位置保证有一路或一路以上光束与原子化器52呈平行方向、另外有一路或一路以上光束与原子化器成小于90°的夹角。在原子化器52与光栅54之间装有光路系统装置53，是由聚焦镜、半透半反镜、反射镜和狭缝等组成，其安装位置保证至少有两路或两路以上光束以与光栅54的法线方向呈不同的小于30°的入射夹角β射入光栅54。光栅54与光电转换器系统装置56之间安装有光束编组系统装置55，是由狭缝、带夹角的组合反射镜和反射镜组成，其中带夹角的组合反射镜的夹角小于170°，带夹角的组合反射镜的安装位置保证光束发出的位置落在夹角所对应的区域内。光束编组系统装置55的后面安装有光电转换器系统装置56及与计算机装置57电连接，其中光电转换器系统装置由1只或2只或3只或4只或5只或6只或7只或8只以上的光电倍增管组成。
实施例2如图2、图3所示，
7元素同时测量的装置。本装置的光源系统装置含有复合辐射光源1、复合辐射光源2、复合辐射光源3。光路系统装置有半透半反射镜4、反射镜5、聚焦镜6、聚焦镜7、聚焦镜9、聚焦镜10、反射镜11、反射镜12，入射狭缝13、入射狭缝14。有原子化器8、分光系统的光栅15固定在本装置的结构支撑上，光束编组系统装置有出射狭缝16、出射狭缝17、出射狭缝18、出射狭缝19、出射狭缝20、带夹角的组合反射镜21、反射镜22。光电转换器系统装置有光电倍增管23、光电倍增管24、光电倍增管25、光电倍增管26，并与计算机系统装置27电连接。其中复合辐射光源1为Fe、Mg复合空心阴极灯、复合辐射光源2为Cu、Zn、Ca复合空心阴极灯、复合辐射光源3为K、Na复合空心阴极灯、计算机系统装置27由单片机和通用计算机组成。
复合辐射光源1的安装位置与原子化器8呈小于90°的夹角，复合辐射光源2、复合辐射光源3的安装位置与原子化器8呈平行方向。
在原子化器8的前端有光路系统，聚光镜6安装复合辐射光源1的前面；半透半反镜4和反射镜5安装在复合辐射光源2、复合辐射光源3前面，同时半透半反镜4和反射镜5成平行角度安装，聚焦镜7安装在半透半反镜4和反射镜5的后面；这样光源系统装置发出的光束以平行于原子化器8或与平行方向呈小于90°的夹角α通过原子化器8后进入光路系统。
在原子化器的后端有光路系统，聚焦镜9、聚焦镜10安装在反射镜12、11的一侧，反射镜11、12的另一侧安装有入射狭缝13、14和光栅15，光栅15的前面安装有出射狭缝16、17、18、19、20、带夹角的组合反射镜21和反射镜22。带夹角的组合反射镜的夹角小于170°，且安装位置保证光束发出的位置落在夹角所对应的区域内。光电倍增管23、24、2526安装在相应的光束接收位置并与计算机系统装置27电连接。
复合辐射光源1发出的光线K1透过聚焦镜6、复合辐射光源2发出的光线K2透过半透半反射镜4和聚焦镜7、复合辐射光源3发出的光线K3透过反射镜5和半透半反射镜4以及聚焦镜7分别交替进入原子化器8后，光线K1透过聚焦镜10并经反射镜12及入射狭缝14、光线K2和K3透过聚焦镜9并经反射镜11及入射狭缝13入射到光栅15，经光栅15分光后分成7束分别含有Zn、Fe、Mg、Na、Cu、K、Ca特征波长的光束K4、K5、K6、K7、K8、K9、K10。此7束光经编组分4路分别交替进入光电倍增管23、24、25、26和计算机系统装置27，即可得到7种元素的浓度值。其中K4、K5经出射狭缝16和反射镜22进入电倍增管23，K6经出射狭缝17后进入电倍增管24，K7、K8经出射狭缝18后进入电倍增管25，K9、K10经出射狭缝19、20及带夹角的组合反射镜21进入电倍增管26。
实施例3一种多元素同时测定的原子吸收方法；其步骤如下步骤1由7路辐射光源交替发出多路的含有待测元素特征波长的复合辐射光束，光束含有7种待测元素Zn、Fe、Mg、Na、Cu、K、Ca特征波长；步骤2；将上述光束以平行于原子化器或与平行方向呈小于90°的夹角α通过原子化器后，再以与光栅的法线方向呈小于30°的入射夹角β射入光栅，复合辐射光源1发出的光线K1透过聚焦镜6、复合辐射光源2发出的光线K2透过半透半反射镜4和聚焦镜7、复合辐射光源3发出的光线K3透过反射镜5和反射镜4以及聚焦镜7分别交替进入原子化器8；步骤3；光线K1透过聚焦镜10并经反射镜12及入射狭缝14、光线K2和K3透过聚焦镜9并经反射镜11及入射狭缝13入射到光栅15，经过原子化器的多束光线在入射到光栅时，其与光栅的法线方向呈0～25°的夹角；经光栅15分光后分成7束分别含有Zn、Fe、Mg、Na、Cu、K、Ca特征波长的光束K4、K5、K6、K7、K8、K9、K10，经光栅分光后的7路含有单一元素特征波长的光束，通过光束编组系统后重新编组组合，每组光束使用同一光电转换器、在一个光电转换器上交替检测不同元素的特征谱线强度；步骤4；此7束光经编组分4路分别交替进入光电倍增管23、24、25、26和计算机系统装置27，即可得到7种元素的浓度值。其中K4、K5经出射狭缝16和反射镜22进入电倍增管23，K6经出射狭缝17后进入电倍增管24，K7、K8经出射狭缝18后进入电倍增管25，K9、K10经出射狭缝19、20及带夹角的组合反射镜21进入电倍增管26。
权利要求
1.一种多元素同时测定的原子吸收方法，其特征是；其步骤如下步骤1多路辐射光源交替发出多路的含有待测元素特征波长的复合辐射光束，每路光束含有一种或一种以上待测元素的特征波长；步骤2将上述光束以平行于原子化器或与平行方向呈小于90°的夹角α通过原子化器后，再以与光栅的法线方向呈小于30°的入射夹角β射入光栅；步骤3经光栅分光后的光束进入光束编组系统编组后，进入光电转换器进行检测，将多路光束编组使每组包含一束或一束以上的光束，通过光束编组系统后重新编组组合，每组光束使用同一光电转换器、每组光束组合交替使用同一光电转换器交替进行检测；步骤4并经计算机系统计算出每种元素的浓度值。
2.根据权利要求1所述的一种多元素同时测定的原子吸收方法，其特征是含有以下步骤；步骤1由7路辐射光源交替发出多路的含有待测元素特征波长的复合辐射光束，光束含有7种待测元素Zn、Fe、Mg、Na、Cu、K、Ca特征波长；步骤2；复合辐射光源1发出的光线K1透过聚焦镜6、复合辐射光源2发出的光线K2透过半透半反射镜4和聚焦镜7、复合辐射光源3发出的光线K3透过反射镜5和半透半反射镜4以及聚焦镜7分别交替进入原子化器8；步骤3；光线K1透过聚焦镜10并经反射镜12及入射狭缝14、光线K2和K3透过聚焦镜9并经反射镜11及入射狭缝13入射到光栅15，经过原子化器的多束光线在入射到光栅时，其与光栅的法线方向呈0～25°的夹角；经光栅15分光后分成7束分别含有Zn、Fe、Mg、Na、Cu、K、Ca特征波长的光束K4、K5、K6、K7、K8、K9、K10，经光栅分光后的7路含有单一元素特征波长的光束，通过光束编组系统后重新编组组合，每组光束使用同一光电转换器、在一个光电转换器上交替检测不同元素的特征谱线强度；步骤4；此7束光经编组分4路分别交替进入光电倍增管23、24、25、26和计算机系统装置27，即可得到7种元素的浓度值，其中K4、K5经出射狭缝16和反射镜22进入电倍增管23，K6经出射狭缝17后进入电倍增管24，K7、K8经出射狭缝18后进入电倍增管25，K9、K10经出射狭缝19、20及带夹角的组合反射镜21进入电倍增管26。
3.根据权利要求1或2所述的一种多元素同时测定的原子吸收方法，其特征是其中带夹角的组合反射镜的夹角小于170°，带夹角的组合反射镜的安装位置保证光束发出的位置落在夹角所对应的区域内。
4.一种多元素同时测定的原子吸收装置，由光源系统、光路系统、原子化器、分光系统、光束编组系统、光电转换系统、计算机系统组成，其中光电转换系统与计算机系统电连接，其特征是上述光源系统由2个或3个或4个或5个或6个或7个或8个空心阴极灯和由1个或和2个或和3个或和4个或和5个或和6个或和7个或和8个复合空心阴极灯组成，上述光路系统是由聚焦镜、半透半反镜、反射镜和狭缝等组成，并分为两部分分别安装在原子化器的两端，上述分光系统由光栅组成，上述光束编组系统是由狭缝、带夹角的组合反射镜及反射镜组成，其中带夹角的组合反射镜的夹角小于170°，带夹角的组合反射镜的安装位置满足光束发出的位置落在夹角所对应的区域内，上述光电转换系统是由1只或2只或3只或4只或5只或6只或7只或8只的光电倍增管组成。
5.根据权利要求4所述的一种多元素同时测定的原子吸收装置，其特征是在光源系统和原子化器之间的光源系统发出的光束，平行于原子化器或与平行方向小于90°的夹角，在原子化器与分光系统之间的其穿过原子化器的光束与光栅的法线方向呈小于30°的入射夹角。
6.根据权利要求5所述的一种多元素同时测定的原子吸收装置，其特征是光源系统装置含有复合辐射光源1、复合辐射光源2、复合辐射光源3，光路系统装置有半透半反射镜4、反射镜5、聚焦镜6、聚焦镜7、聚焦镜9、聚焦镜10、反射镜11、反射镜12，入射狭缝13、入射狭缝14，有原子化器8、分光系统的光栅15固定在本装置的结构支撑上，光束编组系统装置有出射狭缝16、出射狭缝17、出射狭缝18、出射狭缝19、出射狭缝20、带夹角的组合反射镜21、反射镜22，光电转换器系统装置有光电倍增管23、光电倍增管24、光电倍增管25、光电倍增管26，并与计算机系统装置27电连接，其中复合辐射光源1为Fe、Mg复合空心阴极灯、复合辐射光源2为Cu、Zn、Ca复合空心阴极灯、复合辐射光源3为K、Na复合空心阴极灯、计算机系统装置27由单片机和通用计算机组成。
7.根据权利要求4所述的一种多元素同时测定的原子吸收装置，其特征是光源系统装置含有复合辐射光源1、复合辐射光源2、复合辐射光源3，光路系统装置有半透半反射镜4、反射镜5、聚焦镜6、聚焦镜7、聚焦镜9、聚焦镜10、反射镜11、反射镜12，入射狭缝13、入射狭缝14，有原子化器8、分光系统的光栅15固定在本装置的结构支撑上，光束编组系统装置有出射狭缝16、出射狭缝17、出射狭缝18、出射狭缝19、出射狭缝20、带夹角的组合反射镜21、反射镜22，光电转换器系统装置有光电倍增管23、光电倍增管24、光电倍增管25、光电倍增管26，并与计算机系统装置27电连接，其中复合辐射光源1为Fe、Mg复合空心阴极灯、复合辐射光源2为Cu、Zn、Ca复合空心阴极灯、复合辐射光源3为K、Na复合空心阴极灯，计算机系统装置27由单片机和通用计算机组成。
8.根据权利要求7所述的一种多元素同时测定的原子吸收装置，其特征是复合辐射光源1的安装位置与原子化器8呈小于90°的夹角，复合辐射光源2、复合辐射光源3的安装位置与原子化器8呈平行方向，在原子化器8的前端有光路系统，聚光镜6安装复合辐射光源1的前面；半透半反镜4和反射镜5安装在复合辐射光源2、复合辐射光源3前面，同时半透半反镜4和反射镜5成平行角度安装，聚焦镜7安装在半透半反镜4和反射镜5的后面；这样光源系统装置发出的光束以平行于原子化器8或与平行方向呈小于90°的夹角α通过原子化器8后进入光路系统，在原子化器的后端有光路系统，聚焦镜9、聚焦镜10安装在反射镜12、11的一侧，反射镜11、12的另一侧安装有入射狭缝13、14和光栅15，光栅15的前面安装有出射狭缝16、17、18、19、20、带夹角的组合反射镜21和反射镜22，带夹角的组合反射镜的夹角小于170°，且安装位置保证光束发出的位置落在夹角所对应的区域内，光电倍增管23、24、25 26安装在相应的光束接收位置并与计算机系统装置27电连接。
全文摘要
一种多元素同时测定的原子吸收装置有光源系统、光路系统、原子化器、分光系统、光束编组系统、光电转换器系统、计算机，方法如下由多路交替发出的含有待测元素特征波长的复合辐射光束；将上述光束以平行于原子化器或与平行方向呈小于90°的夹角α通过原子化器后，再以与光栅的法线方向呈小于30°的入射夹角β射入光栅，经光栅分光后的多路含有单一元素特征波长的光束，通过光束编组系统后重新编组组合，每组光束组合使用同一光路交替进入多路光检测器系统进行检测；并经数据处理与计算机系统计算出每种元素的浓度值。本发明多路单、复合辐射光束通过原子化器，多个元素同时测量。交替发出光束，不存在光谱干扰问题。
文档编号G01N21/31GK1699970SQ20051007988
公开日2005年11月23日 申请日期2005年7月1日 优先权日2005年7月1日
发明者杨奇 申请人:北京博晖创新光电技术股份有限公司