一种多灯位旋转灯塔对光系统的制作方法

本实用新型属于分析仪器技术领域，尤其涉及一种多灯位旋转灯塔对光系统。

背景技术：

空心阴极灯具有光源能量强、谱线窄、寿命长、可调制、更换简单以及成本低等优点，在原子光谱光谱类分析仪器上广泛使用。

在实际分析过程中，由于不同的元素需要不同的空心阴极灯，因此更换空心阴极灯成为制约分析效率的主要因素。能够安装多个空心阴极灯的多灯位旋转灯塔成为一种主要的解决方案。

传统技术使用四象限探测器作为空心阴极灯的对光系统的解决手段，通过四个象限光电器件的信号相同达到对光的目的，但是存在无法精确量化光斑的二维坐标信息，光斑位置偏移时无法准确评估偏移量，进而无法快速高效修正偏移量等问题。由于四象限探测器仅对可见光响应，因此在实际用于光源发射的紫外光进行漂移校准时，不具备可操作性。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种多灯位旋转灯塔对光系统、光斑位置监测和漂移校准方法，以解决传统技术无法精确量化光斑的二维坐标信息，光斑位置偏移时无法准确评估偏移量，进而无法快速高效修正偏移量以及四象限探测器不能对紫外光进行漂移校准的问题。

本实用新型提供了一种多灯位旋转灯塔对光系统，包括光源系统、光路系统、二维位置光敏传感器及控制系统；光源系统包括旋转灯塔及多个安装于旋转灯塔上的空心阴极灯；光路系统包括设于空心阴极灯与二维位置光敏传感器之间的第一透镜及第二透镜；

位于工作位上的空心阴极灯用于在旋转灯塔工作时，使发出的光首先经第一透镜成像在原子化器上方的氩氢火焰中心位置，然后经第二透镜成像在二维位置光敏传感器上；

控制系统与旋转灯塔及二维位置光敏传感器电气连接，用于根据二维位置光敏传感器反馈的数据，控制工作位上的空心阴极灯转动至二维位置光敏传感器的二维坐标位置完成对光，并记录当前坐标位置，作为下一次对光时调用的位置参数。

进一步地，第一透镜为双凸石英透镜，焦距为5～50mm。

进一步地，第二透镜为凸石英透镜，焦距为3～50mm。

进一步地，二维位置光敏传感器的光敏面为2×2～10×10(mm×mm)。

进一步地，二维位置光敏传感器的位置分辨率为0.2～2μm。

进一步地，空心阴极灯的数量为六个。

进一步地，光路系统还包括紫外光敏转换器，紫外光敏转换器设于第二透镜与二维位置光敏传感器之间，用于将空心阴极灯发出的紫外光转变为二维位置光敏传感器敏感的可见光；

控制系统还用于监测可见光光强变化，通过实时改变空心阴极灯电流，使光强度稳定在设定范围内，以进行空心阴极灯光源漂移校准。

进一步地，控制系统还用于在空心阴极灯长期工作时，通过二维位置光敏传感器反馈的信息实时监测光斑位置在二维位置光敏传感器的二维坐标。

进一步地，紫外光敏转换器为镀膜石英片。

进一步地，镀膜石英片的镀膜材料为LumogenYellow S 0790。

借由上述方案，通过多灯位旋转灯塔对光系统，通过高精度二维位置光敏传感和紫外光敏转换技术，通过控制系统的协同控制技术，解决了传统技术无法精确量化检测光斑位置及偏移和紫外光强度漂移的问题，具有可精确控制、自动化程度高等优点，具有较佳的应用价值。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1为本实用新型一种多灯位旋转灯塔对光系统的结构示意图。

图中标号：

1-旋转灯塔；21-第一空心阴极灯；22-第二空心阴极灯；23-第三空心阴极灯；24-第四空心阴极灯；25-第五空心阴极灯；26-第六空心阴极灯；31-第一透镜；32-第二透镜；33-紫外光敏转换器；4-氩氢火焰；5-原子化器；6-二维位置光敏传感器；7-控制系统。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

参图1所示，本实施例提供了一种多灯位旋转灯塔对光系统，用于以旋转灯塔上的多个空心阴极灯作为光源的光谱仪器，包括：

控制系统7；

由旋转灯塔1、第一空心阴极灯21、第二空心阴极灯22、第三空心阴极灯 23、第四空心阴极灯24、第五空心阴极灯25、第六空心阴极灯26组成的光源系统；

由第一透镜31、第二透镜32、紫外光敏转换器33组成的光路系统；

由二维位置光敏传感器6组成的检测及光源漂移校准系统。

第一空心阴极灯21、第二空心阴极灯22、第三空心阴极灯23、第四空心阴极灯24、第五空心阴极灯25、第六空心阴极灯26安装在旋转灯塔1上，并和控制系统7电气连接。

第四空心阴极灯24在旋转灯塔1上的位置为工作位。

控制系统7分别和旋转灯塔1、二维位置光敏传感器6电气连接。

多灯位旋转灯塔对光的方法：工作位的空心阴极灯在旋转灯塔1上转动至二维位置光敏传感器6的二维坐标位置，并记录当前坐标位置，作为下一次对光时调用的位置参数。

空心阴极灯光斑位置的监测方法：空心阴极灯在长期工作时，控制系统7 通过二维位置光敏传感器6反馈的信息实时监测光斑位置在二维位置光敏传感器6的二维坐标位置。

空心阴极灯光源漂移的校准方法：空心阴极灯发出的紫外光经过紫外光敏转换器33后，转变为二维位置光敏传感器6敏感的可见光，控制系统7通过监测光强的变化，实时改变灯电流，确保辐射光强度稳定在可控(设定)范围内。

二维位置光敏传感器采用半导体的“横向效应”原理，其四个输出电极X1、 X2、Y1、Y2相当于直角坐标系的XY轴。当器件接收的目标信号光斑位置变化时，器件的输出光电流也随着位置变化而线性地变化，由此准确地测量出目标光斑位置。二维位置光敏传感器具有无盲区、输出线性和均匀性好、测量精度高、X、Y方向信号互不影响等优点，可检测连续变化等优点。

本实用新型将旋转灯塔上空心阴极灯发出的光通过光路系统成像在二维位置光敏传感器上，通过控制系统让旋转灯塔转动空心阴极灯至二维位置光敏传感器的最优化二维位置，达到对光的目的；通过控制系统记录每一只空心阴极灯对应的在二维位置光敏传感器上的最优化二维坐标位置，并在下一次识别到该空心阴极灯时自动将灯塔旋转至记录的位置，达到提高效率的目的；通过紫外光敏转换器将紫外光转化为的二维位置光敏传感器敏感的可见光，实时监测空心阴极灯光源紫外光强度的变化和光斑位置，达到校准光源漂移和实时监测光斑位置的目的；解决了传统对光技术精度低，容差小，对光速度慢，校准效率低，无法实时监测光斑位置，无法对紫外光进行漂移校准的问题，具有较佳的应用和推广价值。

在本实施例中，第一透镜为双凸石英透镜，焦距为5～50mm，优选30mm。

在本实施例中，第二透镜为凸石英透镜，焦距为3～50mm，优选10mm。

在本实施例中，紫外光敏转换器为镀膜石英片，膜材料为Lumogen Yellow S 0790。Lumogen Yellow S 0790是德国BASF公司生产的一种偶氮甲碱基商业染料,可以用来增强CCD探测紫外区域的能力。

在本实施例中，二维位置光敏传感器的光敏面为2×2～10×10(mm×mm)，位置分辨率为0.2～2μm，二维位置光敏传感器的光敏面优选8×8(mm×mm)，位置分辨率优选 1μm。

该多灯位旋转灯塔对光系统，以依次使用第四空心阴极灯和第一空心阴极灯的工作过程如下：

(1)将6只空心阴极灯安装在旋转灯塔上，和控制系统电气连接；

(2)控制系统将第四空心阴极灯旋转至工作位，同时根据需要给其他需要同时预热的空心阴极灯(以第一空心阴极灯为例)供电，使空心阴极灯处于预热状态。空心阴极灯发出的光依次经过第一透镜、氩氢火焰、第二透镜、镀膜石英片，进入二维位置光敏传感器。

(3)控制系统根据二维位置光敏传感器反馈的数据，控制旋转灯塔转动至最接近二维位置光敏传感器的二维坐标原点位置，记录当前坐标为(X40,Y40)，并将该坐标信息写入空心阴极灯的存储系统，从而达到自动对光的目的。

(4)第四空心阴极灯预热完成后，进入工作状态，控制系统通过二维位置光敏传感器实时监测光斑的坐标(X41,Y41)。当光斑的位置发生偏移时，控制系统微调旋转灯塔的转动角度，使之回到初始的坐标(X40,Y40)，从而达到实时监测和修正光斑偏移的目的。

(5)第四空心阴极灯在工作时，辐射的紫外光经过镀膜石英片时，被转换为二维位置光敏传感器响应的可见光，同时控制系统通过采集的光强度信息，实时微调灯电流，使辐射光稳定输出，从而达到光源漂移校准的目的。

(6)第四空心阴极灯完成工作任务后，控制系统关闭其电源，并控制旋转灯塔将第一空心阴极灯转动至工作位。

(7)重复(3)-(5)，第一空心阴极对光后，光斑的初始坐标为(X10,Y10)，实时监测光斑的坐标(X11,Y11)，完成第一空心阴极的工作任务。

(8)再次使用第四空心阴极灯或第一空心阴极灯作为工作灯时，控制系统自空心阴极灯的存储系统读取光斑的初始坐标(X40,Y40)，并根据二维位置光敏传感器反馈的数据，控制旋转灯塔直接转动至(X40,Y40)，完成快速对光过程。

本实用新型将高精度二维位置光敏传感器和紫外光敏转化器用于旋转灯塔上多灯位空心阴极灯的自动数字化对光，实现了光斑位置的坐标化、光斑位置偏移实时修正和光源的紫外光输出漂移校准，解决了传统技术无法实现光斑位置数字化、光斑位置偏移无法实时修正以及紫外光输出强度漂移无法校准的问题，定位精度高，可实现闭环自动化控制，具有较佳的推广和使用价值。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，并不用于限制本实用新型，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。