专利名称：气态物质的分析装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及二氧化硫的检测，特别涉及利用紫外荧光检测技术去检测气态物质的装置。
背景技术：
二氧化硫是一种无色的有毒气体，浓度较低时没有气味，在浓度达到约I. 5mg/m3时会出现刺鼻味。二氧化硫主要来源为石油、煤炭中含有的硫燃烧后转变为二氧化硫排入大气。二氧化硫是空气中的一种主要污染成分，据报道，中国目前每年因二氧化硫和酸雨污染，对生态环境和人体健康影响造成的经济损失在1100亿元人民币左右。人在吸收二氧化硫后可使呼吸系统功能受损，加重已有的呼吸系统疾病及心血管病。对易受影响人群，除肺部功能改变外，还伴有一些如喘气、气促、咳嗽等明显症状，并由此导致死亡率上升。近年 来，对二氧化硫等有害气体污染的控制，治理力度越来越大，这其中准确、及时的检测手段是治理污染的前提。汞是剧毒的物质，即使环境中的汞含量很低，也会通过食物链累积到人体中，从而危害人体健康。因此，需要检测大气(或烟气)中的汞含量。目前，通常采用紫外荧光分析技术检测空气中的气态物质，如二氧化硫、气态汞。紫外荧光分析技术具有测量精度高、灵敏度高、测量值稳定、仪器维护量小、可进行连续自动在线监测等优点。所述紫外荧光技术的原理为待测气态物质的分子接受特定波长紫外线能量成为激发态，激发态分子在返回低能态时会产生特征荧光，通过测量特征荧光的强度来确定待测气态物质的浓度。图I示意性地给出了中国专利CN2722239Y中二氧化硫分析装置的基本结构图，如图I所示，所述分析装置包括紫外光源I、反应室5、光电倍增管4、参考探测器6以及信号处理单元，在所述反应室5上设置有进气口 2、出气口 3。参考探测器6设置在光源11发出的测量光的光路上，用于检测光源11的变化，输出端连接信号处理单元，但随之带来了影响测量的杂散光。为了减少反应室5内杂散光对测量的影响，反应室5的侧部设置成锥形结构。该分析装置的工作过程为紫外光源I发出的测量光射入所述反应室5内，反应室5内待测气体中的二氧化硫被所述测量光激发并发出荧光，所述光电倍增管4接收所述荧光，并转换为电信号，信号处理单元处理所述电信号、参考探测器传送来的光源I的光强，从而获知待测气体中二氧化硫的含量。专利JP7-318427、EP0281963公开了和上述分析装置类似的装置。上述技术方案主要有以下不足I、锥形结构仅在一定程度上减小了杂散光对测量的影响，但还无法完全避免。2、由于要在反应室内进行消光处理，决定了反应室的体积较大、不便维护。3、由于荧光处于紫外波段，而且很微弱，因此上述技术方案都是通过光电倍增管检测，而光电倍增管价格昂贵，易损坏。
实用新型内容为了解决上述现有技术方案中的不足，本实用新型提供一种成本低、便于维护、测量准确度高的气态物质的分析装置。本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的气态物质的分析装置，所述分析装置包括光源，所述光源发出的测量光射入反应室内；反应室，所述反应室内的待测气态物质被所述测量光激发，发出荧光；所述反应室具有出射窗口，射入所述反应室内的所述测量光从所述出射窗口出射；气体置换模块，包括设置在所述反应室上的进气口和出气口 ； 第一探测器，所述第一探测器用于将接收到的所述荧光转换为电信号，并传送到信号处理单元；第二探测器，所述第二探测器用于将接收到的所述光源的初始光强转换为电信号，并传送到信号处理单元；信号处理单元，所述信号处理单元用于处理所述第一探测器和第二探测器传送来的电信号，从而得出所述待测气态物质的含量。根据上述的分析装置，可选地，所述分析装置进一步包括消光模块，所述消光模块用于对从所述出射窗口出射的光进行消光处理。根据上述的分析装置，优选地，所述消光模块包括反射面，所述反射面用于将从所述出射窗口出射的光反射到至少两块消光板上；至少两块消光板，所述至少两块消光板的非安装端的端面高度不一。根据上述的分析装置，优选地，所述消光模块包括至少两块消光板，所述至少两块消光板与所述出射窗口的夹角为锐角，所述至少两块消光板的非安装端的端面围成一圆锥面。根据上述的分析装置，优选地，所述至少两块消光板的非安装端具有毛刺表面。根据上述的分析装置，可选地，所述分析装置进一步包括光转换模块，所述光转换模块用于将所述荧光转换为可见光或近红外光；所述第一探测器用于将所述可见光或近红外光转换为电信号。根据上述的分析装置，可选地，所述第一探测器采用APD、PIN管。与现有技术相比，本实用新型具有的有益效果为I、第二探测器设置在光源的一侧，可直接检测光源出射光的强度，完全避免了因其安装位置带来的杂散光对测量的影响，提高了测量的准确度。2、为了消除测量光产生的杂散光影响，让测量光射出反应室，以便在外部对射出的测量进行消光处理，可选择现有技术中的多种消光方式，有助于减小反应室的体积，设置在反应室外部的消光模块也便于维护。3、通过转换，是紫外荧光转换为可见光或近红外管，从而使用APD、PIN等常规的低成本探测器的应用成为现实。
参照附图，本实用新型的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是这些附图仅仅用于举例说明本实用新型的技术方案，而并非意在对本实用新型的保护范围构成限制。图中图I是现有技术中二氧化硫分析装置的基本结构图；图2是实施例I的气态物质的分析装置的基本结构图；图3是实施例I的气态物质的分析方法的流程图；图4是实施例2中消光模块的剖视图；图5是实施例3中消光模块的剖视图。
具体实施方式
图2-5和以下说明描述了本实用新型的可选实施方式以教导本领域技术人员如 何实施和再现本实用新型。为了教导本实用新型技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将在本实用新型的范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本实用新型的多个变型。由此，本实用新型并不局限于下述可选实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。实施例I :图2示意性地给出了本实施例的气态物质的分析装置的基本结构图。如图2所示，所述分析装置包括光源11，所述光源发出的测量光射入反应室21内，所述测量光包含的波长对应于待测气态物质(如二氧化硫、气态汞等)的吸收谱线。所述光源11可采用紫外灯、激光器
坐寸O反应室21，所述反应室21内容纳待测气态物质，待测气态物质被所述测量光激发出紫外荧光。所述反应室21上设置有窗口片41、42，便于所述测量光的入射和出射，同时用于隔离反应室21和外界。气体置换模块，包括设置在所述反应室上的进气口 31和出气口 32，从而不断置换所述反应室21内的待测气态物质。第一探测器61，所述第一探测器61用于将接收到的所述紫外荧光转换为电信号，并传送到信号处理单元。第二探测器81设置在所述光源11的侧部，用于直接检测光源11出射光的初始强度，并传送到所述信号处理单元71。信号处理单元71，所述信号处理单元71利用荧光分析技术处理所述第一探测器61、第二探测器81传送来的电信号，从而获知反应室内待测气态物质的含量。可选地，所述分析装置进一步包括消光模块，用于对从窗口片42出射的光进行消光处理。所述消光模块采用消光锥等结构，消光锥等消光结构是本领域的现有技术，在此不再赘述。可选地，所述窗口片42接触待测气态物质的一侧具有对所述测量光有增透作用的材料，如采用增透膜。可选地，所述窗口片42背对待测气态物质的一侧具有对所述反应室外的光有增反作用的材料，如采用增反膜。可选地，所述分析装置进一步包括光转换模块51，该光转换模块51设置在测量光路的侧部，用于将所述紫外荧光转换为可见光或近红外光，第一探测器61将接收到的所述可见光或近红外光转换为电信号。所述光转换模块51可采用稀土材料或铝酸盐材料，光转换效率可达90%以上。可选地，所述第一探测器61采用APD、PIN等较便宜的光电探测器接收可见光或近红外光。图3示意性地给出了本实施例的气态物质的分析方法的流程图。如图3所示，所述分析方法包括以下步骤(Al)光源发出的测量光进入反应室内，并从出射窗口出射；所述测量光包含的波长对应于待测气态物质(如二氧化硫、气态汞等)的吸收谱线。所述光源可采用紫外灯、激光器等。 第二探测器将接收到的所述光源的初始光强转换为电信号，并传送到信号处理单元;(A2)反应室内的待测气态物质被所述测量光激发，发出紫外荧光；(A3)第一探测器将接收到的所述紫外荧光转换为电信号，并传送到信号处理单元;(A4)信号处理单元利用荧光分析技术处理所述第一探测器和第二探测器传送来的电信号，从而获知待测气态物质(如二氧化硫、气态汞等)的含量。可选地，上述分析方法还进一步包括步骤(BI)对从所述出射窗口出射的光进行消光处理。具体消光方式是本领域的现有技术，在此不再赘述。可选地，利用光转换模块将所述紫外荧光转换为可见光或近红外光，所述第一探测器将所述可见光或近红外光转换为电信号，并传送到信号处理单元。所述光转换模块可采用稀土或铝酸盐材料，光转换效率可达90%。所述紫外荧光被光转换模块转换为可见光或近红外光；根据本实用新型实施例达到的益处在于第二探测器设置在光源的侧部，直接检测光源出射光的初始强度，完全避免了因安装位置所带来的杂散光对测量的影响。对从反应室出射的测量光进行消光处理，有效地减小了反应室的体积，也有效地了提高了消光的效果。实施例2 根据实施例I的分析装置和方法在大气中二氧化硫检测中的应用例。光源采用氙灯或汞灯或氘灯，所述光源发出的测量光的波长包括对应于二氧化硫吸收谱线的波长，如214nm。二氧化硫被测量光中波长为214nm的光激发出荧光，该荧光的波长为330nm。采用稀土材料将所述荧光转换为波长为红色可见光，并采用APD检测该可见光。图4示意性地给出了本实施例的消光模块的剖视图。如图4所示，所述消光模块包括反射面91，所述反射面91用于将从出射窗口 41出射的光反射到至少两块消光板92上；所述反射面91可采用反射镜，如平面反射镜。至少两块消光板92，所述至少两块消光板92的非安装端的端面的高度不一，呈现出圆弧面等曲面，消光板92之间具有间隙，光在所述消光板92之间来回反射，从而提高消光效果。可选地，所述至少两块消光板92的非安装端的端面具有毛刺表面，进一步地，所述端面还具有消光层，起到了更好的消光效果。实施例3 根据实施例I的分析装置和方法在大气中气态汞检测中的应用例。光源采用氙灯或汞灯或氘灯，所述光源发出的测量光的波长包括对应于气态汞的吸收谱线的波长，如254nm。气态汞被测量光中波长为254nm的光激发出荧光，该荧光的波长为254nm。采用铝酸盐材料将所述荧光转换为波长为红色的可见光，并采用PIN检测该可见光。图5示意性地给出了本实施例的消光模块的剖视图。如图5所示，所述消光模块包括 至少两块消光板92，所述至少两块消光板92与出射窗口 41的夹角为锐角，所述至少两块消光板92的非安装端的端面围成一圆锥面，消光板92之间具有间隙，光在所述消光板92之间来回反射，从而提高消光效果。可选地，所述至少两块消光板92的非安装端的端面具有毛刺表面，进一步地，所述端面还具有消光层，起到了更好的消光效果。
权利要求1.气态物质的分析装置，所述分析装置包括 光源，所述光源发出的测量光射入反应室内； 反应室，所述反应室内的待测气态物质被所述测量光激发，发出荧光；所述反应室具有出射窗口，射入所述反应室内的所述测量光从所述出射窗口出射； 气体置换模块，包括设置在所述反应室上的进气口和出气口； 第一探测器，所述第一探测器用于将接收到的所述荧光转换为电信号，并传送到信号处理单元； 第二探测器，所述第二探测器用于将接收到的所述光源的初始光强转换为电信号，并传送到信号处理单元； 信号处理单元，所述信号处理单元用于处理所述第一探测器和第二探测器传送来的电信号，从而得出所述待测气态物质的含量。
2.根据权利要求I所述的分析装置，其特征在于所述分析装置进一步包括 消光模块，所述消光模块用于对从所述出射窗口出射的光进行消光处理。
3.根据权利要求2所述的分析装置，其特征在于所述消光模块包括 反射面，所述反射面用于将从所述出射窗口出射的光反射到至少两块消光板上； 至少两块消光板，所述至少两块消光板的非安装端的端面高度不一。
4.根据权利要求2所述的分析装置，其特征在于所述消光模块包括 至少两块消光板，所述至少两块消光板与所述出射窗口的夹角为锐角，所述至少两块消光板的非安装端的端面围成一圆锥面。
5.根据权利要求3或4所述的分析装置，其特征在于所述至少两块消光板的非安装端具有毛刺表面。
6.根据权利要求I所述的分析装置，其特征在于所述分析装置进一步包括 光转换模块，所述光转换模块用于将所述荧光转换为可见光或近红外光； 所述第一探测器用于将所述可见光或近红外光转换为电信号。
7.根据权利要求I所述的分析装置，其特征在于所述第一探测器采用APD、PIN管。
专利摘要本实用新型提供了一种气态物质的分析装置，具体包括光源，所述光源发出的测量光射入反应室内；反应室，所述反应室内的待测气态物质被所述测量光激发，发出荧光；所述反应室具有出射窗口，射入所述反应室内的所述测量光从所述出射窗口出射；气体置换模块，包括设置在所述反应室上的进气口和出气口；第一探测器，所述第一探测器用于将接收到的所述荧光转换为电信号，并传送到信号处理单元；第二探测器，所述第二探测器用于将接收到的所述光源的初始光强转换为电信号，并传送到信号处理单元；信号处理单元，所述信号处理单元用于处理所述第一探测器和第二探测器传送来的电信号，从而得出所述待测气态物质的含量。本实用新型具有测量准确度高、方便维护、成本低的等优点。
文档编号G01N21/64GK202599837SQ20112057762
公开日2012年12月12日 申请日期2011年12月31日 优先权日2011年12月31日
发明者张良, 叶显君, 黄伟, 叶华俊, 王健 申请人:聚光科技(杭州)股份有限公司, 杭州聚光环保科技有限公司