一种自主加热式原子化器的制造方法
【专利摘要】本发明公开一种自主加热式原子化器，属于重金属在线监测仪器技术领域。该自主加热式原子化器包括原子发生器和电热丝，原子发生器上部敞口设有点火线圈，原子发生器设有内管、外管、以及由内管和外管引出的第一侧端口和第二侧端口，所述电热丝缠绕在原子发生器上部外壁上，原子发生器缠绕电热丝的部分设有绝缘衬套；原子发生器外部罩有上端压紧套，底部设有支撑座，上端压紧套与支撑座组装为一体，将原子发生器和绝缘衬套夹持其内，支撑座底部还设有与位置调节装置连接的连接柱，原子发生器的第一侧端口和第二侧端口分别从上端压紧套的侧壁引出。本发明的原子化器内壁温度梯度小，使得原子化率显著提高，应用本原子化器所构建原子荧光仪器灵敏度明显增加，且点火成功率高。
【专利说明】
一种自主加热式原子化器
技术领域
[0001 ] 本发明涉及一种原子化器，尤其涉及一种自主加热式原子化器，属于重金属在线监测仪器技术领域。
【背景技术】
[0002]原子化器是一种将原子由基态转变为激发态的装置。目前使用的原子化器，构成零件较多，结构不紧凑，零件间配合要求高，从而导致组件整体加工成本偏高;此外由于组件外形较大结构不够紧凑，零件之间定位不足，不能很好的控制好各零件的自由度，时常发生零件间配合不到位，与其他组件间的位置度无法保证的情况，仪器的操作人员，需要反复调整，才能将原子化器的位置调整到较为合适的位置，调整效率低下，增加了操作者的劳动强度。另一方面，目前使用的原子化器在顶端采用泳圈式安装电热丝，对原子发生器的加热主要依靠热辐射，会造成原子发生器的管内温度存在梯度，上端温度高，下端温度低，另外，由于管内不断流动着的是室温下的气体，低温的气体在流出管口时，会迅速带走原子发生器内壁上大量的热能，导致原子发生器内壁温度梯度增大，管内下端温度将远低于系统要求的温度，这些不利因素，将大大降低管内元素的原子化效率。
【发明内容】
[0003]本发明为了解决现有技术中存在的问题，提供一种原子发生器内壁温度均匀稳定，点火成功率高的原子化器。
[0004]为了达到上述目的，本发明采用的具体技术方案如下:
一种自主加热式原子化器，包括原子发生器和电热丝，原子发生器上部敞口设有点火线圈，原子发生器设有内管、外管、以及由内管和外管引出的第一侧端口和第二侧端口，所述电热丝缠绕在原子发生器上部外壁上，原子发生器缠绕电热丝的部分设有绝缘衬套；原子发生器外部罩有上端压紧套，底部设有支撑座，上端压紧套与支撑座组装为一体，将原子发生器和绝缘衬套夹持其内，支撑座底部还设有与位置调节装置连接的连接柱，原子发生器的第一侧端口和第二侧端口分别从上端压紧套的侧壁引出。
[0005]本发明的进一步设计在于:
原子发生器的外壁中部设有一圈定位凸台，该定位凸台将绝缘衬套下端支撑定位，绝缘衬套上部由上端压紧套定位压紧。
[0006]原子发生器底部与支撑座之间还设有缓冲垫。
[0007]上端压紧套、绝缘衬套、支撑座和缓冲垫均采用回转体结构，且同轴安装。
[0008]上端压紧套外壁上设有电热丝PCB基板，所述电热丝PCB基板与电热丝电连接。
[0009]原子发生器和电热丝PCB基板均为一体成型结构。
[0010]原子发生器缠绕电热丝的外壁上设有若干定位凸起;或采用螺纹结构。
[0011]绝缘衬套、缓冲垫和连接柱均采用绝热耐高温材料制成。
[0012]本发明相比现有技术具有如下优点: 1、现有普通原子化器在进行机加工时存在以下问题:加工工艺流程多、加工难度大、精度无法保证，尤其顶端电热丝托盘，为脆性材料，机加工时废品率极高;整个部件的加工费时费力，成本很高。与现有普通的原子化器主要零部件为薄壁圆筒结构不同，本发明装置主体零部件采用回转体结构，工件装夹次数少，很多零件只需一次装夹，即可加工成型；总体加工工序少，生产效率极大地得到提高，机加工成本大幅度降低，便于量产。
[0013]2、为保证主要零部件形状公差的精度，原子发生器和电热丝PCB基板采用一体成型工艺，以保证零部件形状尺寸精度。
[0014]3、为保证主要零部件位置公差的精度，主要是同轴度，支撑座、缓冲垫、绝缘衬套和上端压紧套均采用回转体结构，以保证配合精度。
[0015]4、本发明的原子化器，将电热丝缠绕原子发生器外壁，通过热传导和热辐射两种方式对原子发生器壁进行加热，加上顶端内藏式点火线圈，可实现原子发生器内壁温度均匀稳定，点火成功率高，电热丝被氧化的速度变缓，被折断的几率也大大降低;还可通过电热丝PCB基板控制电热丝的功率，实现自主加热，可对原子发生器内壁温度实现有效的控制，并可实现快速将温度稳定在需要值附近。
[0016]5、本发明中，与原子发生器相联接的缓冲垫和连接柱均采用耐高温和绝热性能优良的材料制成，电热丝外圈设有耐高温的绝缘衬套，这样可将绝大部分热量锁定在原子化器内部，节约能源的同时保证了原子发生器内壁在电热丝小功率的条件下，即可达到系统预定的温度;为了保证原子化器在酸性及高温工作条件下部件不被腐蚀和热膨胀形变小，本发明中主要部件均采用耐高温、热膨胀系数极小、机械性能优良的材料制成。
[0017]6、本发明的原子化器内壁温度梯度小，使得原子化率显著提高，应用本原子化器所构建原子荧光仪器灵敏度明显增加，且点火成功率高。
【附图说明】
[0018]图1为本发明实施例的结构示意图；
图2为图1的剖视图。
[0019]图3为应用传统常规的原子化器和本发明设计的原子化器，在相同条件下对同一个Pb标准样品进行测定后所得的信号强度对照图。
[0020]图中:1-电热丝，11-点火线圈，2-绝缘衬套，3-原子发生器，31-第一侧端口，32-第二侧端口，4-电热丝PCB基板、5-上端压紧套，6-缓冲垫，7-支撑座、8-连接柱。
【具体实施方式】
[0021 ]下面结合附图以及具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
[0022]如图1和图2所示，本实施例的一种自主加热式原子化器，包括原子发生器3和电热丝1，原子发生器3上部敞口设有点火线圈11，原子发生器3设有内管、外管、以及第一侧端口31和第二侧端口32，第一侧端口31与内管连通，并由外管底下部引出，第二侧端口32由外管底部引出。内管顶端采用扩口设计，外管与第二侧端口连接处采用缩口设计；电热丝I缠绕在原子发生器3上部外壁，原子发生器3缠绕电热丝I的部分套设有绝缘衬套2，绝缘衬套2将电热丝罩住，原子发生器3外壁上缠绕电热丝的部分设置若干定位凸起，以便将电热丝很好的定位。
[0023]原子发生器3外部罩有上端压紧套5，底部设有支撑座7，上端压紧套5与支撑座7组装为一体，将原子发生器3和绝缘衬套2罩于内腔中，原子发生器3上部敞口及点火线圈11露出上端压紧套5，支撑座7底部还设有与位置调节装置连接的连接柱8，原子发生器3的第一侧端口 31和第二侧端口 32从上端压紧套5的侧壁引出。
[0024]本实施例中，原子发生器3的外壁中部设有一圈定位凸台，定位凸台将绝缘衬套2下端支撑定位，定位凸台与绝缘衬套2可通过轴孔连接，绝缘衬套2上部由上端压紧套5定位压紧;原子发生器3底部与支撑座7之间还设有缓冲垫6，原子发生器3底部和缓冲垫6也通过轴孔连接;上端压紧套5外壁上设有电热丝PCB基板4，电热丝PCB基板4与电热丝I电连接。
[0025]本实施例为保证主要零部件位置公差的精度，主要是同轴度，支撑座7、缓冲垫6、绝缘衬套2和上端压紧套5均采用回转体结构，且同轴安装，以保证配合精度。
[0026]本实施例为保证主要零部件形状公差的精度，原子发生器3和电热丝PCB基板4采用一体成型工艺，以保证零部件形状尺寸精度。
[0027]本实施例为使结构更为紧凑，方便安装，将电热丝PCB基板4与上端压紧套5通过螺钉联接成组合件;原子发生器3与绝缘衬套2，及原子发生器3与缓冲垫6分别通过轴孔联接，组成绝缘保温机构;支撑座7与上端压紧套5，及支撑座7与连接柱8分别通过螺纹旋合联接，组成自主加热式原子化器装置的外壳。
[0028]本实施例中，缓冲垫6和连接柱8均采用耐高温和绝热性能优良的材料制成，电热丝I外侧设有耐高温的绝缘衬套2，这样可将绝大部分热量锁定在原子化器内部，节约能源的同时保证了原子发生器内壁在电热丝小功率的条件下，即可达到系统预定的温度；为了保证原子化器在酸性及高温工作条件下，部件不被腐蚀，热膨胀形变小，本实施例中主要部件均采用耐高温、热膨胀系数极小、机械性能优良的材料制成。
[0029]本实施例的原子化器工作过程如下:
首先，接通电热丝I的电源，对原子发生器3进行数十秒预热，同时将顶端的点火线圈11加热至炽热状态。
[0030]其次，化学反应模块将样品溶液中待分析元素，还原为挥发性共价气态氢化物或原子蒸汽，同时生成氢气。
[0031]然后，与原子发生器3的第一侧端口31相联的质量流量控制器打开，将气瓶内高纯度氩气作为载气，按照规定流量流出，将化学模块生成的气态氢化物和氢气，导入原子发生器3的内管中，混合气体在流出原子发生器3上端口时，点火线圈11将混合气体点燃，此时与原子发生器3的第二侧端口 32相联的质量流量控制器平缓打开并逐渐增加开度，将额定流量的高纯度氩气均匀导入原子发生器3的外管中，形成柱形屏蔽面，样品中的重金属元素在氩-氢火焰中被原子化而形成基态原子。
[0032]最后，使用空心阴极灯作为激发光源发出固定波长的光，对准氩-氢火焰上端，促使基态原子吸收光源的能量而变成激发态，激发态原子在去活化过程中，将吸收的能量以荧光的形式释放出来，通过测量荧光强度就可以确定样品中被测元素的含量。由于空心阴极灯的个体差异，会造成光源聚焦点位置不固定，可通过与连接柱8相联接的位置调节装置来调节原子化器的位置，将光源焦点对准氩-氢火焰上端。
[0033]本实施例的原子化器，将电热丝I缠绕原子发生器3外壁，通过热传导和热辐射两种方式对原子发生器3壁进行加热，加热效率高，电热丝I只需加热到200摄氏度左右即可满足要求，而现有技术中，电热丝采用顶端加热方式往往需要加热到400摄氏度以上，本实施例中缠绕式电热丝再配合顶端内藏式点火线圈11，可实现原子发生器3内壁温度均匀稳定，点火成功率高，电热丝I被氧化的速度变缓，被折断的几率也大大降低;还可通过电热丝PCB基板控制电热丝的功率，实现自主加热，可对原子发生器内壁温度实现有效的控制，并可实现快速将温度稳定在需要值附近。
[0034]测试实例:
如图3所示，应用传统常规的原子化器和本发明设计的原子化器在相同条件下对同一个Pb标准样品进行测定后所得的信号强度对照图。其中还原剂和载流液的流量均为3.5ml/min，载气流量为300 ml/min，屏蔽气流量为800 ml/min，原子化器安装高度8 mm。
[0035]测试表明，现有普通原子化器存在原子化量不稳定，原子化效率低的缺点，而应用本发明原子化器产生的荧光信号稳定、灵敏度显著提升，较常规原子化器的灵敏度可提高了约 81%。
[0036]本发明的自主加热式原子化器不局限于上述各实施例，凡采用等同替换方式得到的技术方案均落在本发明要求保护的范围内。
【主权项】
1.一种自主加热式原子化器，包括原子发生器和电热丝，原子发生器上部敞口设有点火线圈，原子发生器设有内管、外管、以及由内管和外管引出的第一侧端口和第二侧端口，其特征在于:所述电热丝缠绕在原子发生器上部外壁上，原子发生器缠绕电热丝的部分设有绝缘衬套;原子发生器外部罩有上端压紧套，底部设有支撑座，上端压紧套与支撑座组装为一体，将原子发生器和绝缘衬套夹持其内，支撑座底部还设有与位置调节装置连接的连接柱，原子发生器的第一侧端口和第二侧端口分别从上端压紧套的侧壁引出。2.根据权利要求1所述自主加热式原子化器，其特征在于:所述原子发生器的外壁中部设有一圈定位凸台，该定位凸台将绝缘衬套下端支撑定位，绝缘衬套上部由上端压紧套定位压紧。3.根据权利要求2所述自主加热式原子化器，其特征在于:所述原子发生器底部与支撑座之间还设有缓冲垫。4.根据权利要求1-3任一所述自主加热式原子化器，其特征在于:所述上端压紧套、绝缘衬套、支撑座和缓冲垫均采用回转体结构，且同轴安装。5.根据权利要求4所述自主加热式原子化器，其特征在于:所述上端压紧套外壁上设有电热丝PCB基板，所述电热丝PCB基板与电热丝电连接。6.根据权利要求5所述自主加热式原子化器，其特征在于:所述原子发生器和电热丝PCB基板均为一体成型结构。7.根据权利要求4所述自主加热式原子化器，其特征在于:所述原子发生器缠绕电热丝的外壁上设有若干定位凸起;或采用螺纹结构。8.根据权利要求1所述自主加热式原子化器，其特征在于:所述绝缘衬套、缓冲垫和连接柱均采用绝热耐高温材料制成。
【文档编号】G01N21/64GK106053422SQ201610704499
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年8月23日
【发明人】杨子恒, 王建伟, 岳立, 朱金伟
【申请人】江苏德林环保技术有限公司