專利名稱：現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)原子熒光光譜儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及原子光譜分析儀器中的原子熒光光譜儀領(lǐng)域，尤其是涉及用于現(xiàn)場(chǎng)重金屬污染快速檢測(cè)的原子熒光光譜儀。
背景技術(shù)：
當(dāng)前環(huán)境污染尤其是涉及到與人們生活密切相關(guān)的水體污染受到越來(lái)越多的關(guān)注,對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性的要求也越來(lái)越高，因此對(duì)廣大分析工作者尤其是從事應(yīng)急污染監(jiān)測(cè)為相關(guān)政府決策提供參考的分析人員提出了更高的要求。砷(As)、鎘(Cd)、鉛(Pb)和汞(Hg)等重金屬元素是污染應(yīng)急監(jiān)測(cè)中最為關(guān)注的元素，目前主要采用比色法和電化學(xué)的方法進(jìn)行檢測(cè)，存在靈敏度低和抗干擾能力差等缺點(diǎn)，在較低濃度的重金屬離子測(cè)量中受到很大的限制。原子熒光光譜儀在重金屬檢測(cè)領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，但是常規(guī)原子熒光光譜儀由于體積、重量、功耗和氬氣消耗等原因無(wú)法滿足現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)的需求，因此還不能走出實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)行重金屬污染的現(xiàn)場(chǎng)分析。在對(duì)原子熒光的進(jìn)樣系統(tǒng)、氣路系統(tǒng)、氣液分離系統(tǒng)、原子化系統(tǒng)和光路系統(tǒng)進(jìn)行小體積、輕量化和低功耗設(shè)計(jì)后，以大容量鋰離子電池作為供電電源，即可使得原子熒光光譜儀能夠被直接攜帶到分析現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行檢測(cè)，滿足重金屬高靈敏度現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)的需求。目前還沒有現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)原子熒光光譜儀上市，有鑒于此，為解決上述技術(shù)中的不足，本設(shè)計(jì)人基于相關(guān)領(lǐng)域的研發(fā)，并經(jīng)過(guò)不斷測(cè)試及改良，進(jìn)而有本實(shí)用新型的產(chǎn)生。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)原子熒光光譜儀由于體積、重量和功耗等原因無(wú)法進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)重金屬快速檢測(cè)的問題，對(duì)原子熒光的整機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行小體積、輕量化和低功耗設(shè)計(jì)，以大容量鋰離子電池作為供電電源，實(shí)現(xiàn)重金屬的高靈敏度現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)。為達(dá)上述目的，本實(shí)用新型提供一種現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)原子熒光光譜儀，其包括進(jìn)樣系統(tǒng)，含有樣品杯、載流杯、第一注射泵、第二注射泵、第一電磁閥、第二電磁閥、第三電磁閥、存樣環(huán)、反應(yīng)管、四通混合模塊和還原劑杯；氣路系統(tǒng)，含有微型儲(chǔ)氣罐、氣體流量控制器和第四電磁閥；氣液分離系統(tǒng)，含有氣液分離器和廢液杯；原子化系統(tǒng)，含有原子化器；光學(xué)系統(tǒng),含有第一凸透鏡、第二凸透鏡和第三凸透鏡；檢測(cè)系統(tǒng)，含有光電倍增管；供電系統(tǒng)，含有蓄電池，其提供上述各系統(tǒng)工作所需的電能；光源,含有第一空心陰極燈和第二空心陰極燈；其中，第一電磁閥、第二電磁閥以及第三電磁閥均為兩位三通型，第一注射泵的進(jìn)液口與第一電磁閥的端口 A相連接，第一電磁閥的端口 B通過(guò)吸液管與載流杯相連接，存樣環(huán)分別與第一電磁閥的端ロ C和第二電磁閥的端ロ A相連接，第二電磁閥的端ロ B通過(guò)吸液管與樣品杯相連接；第二注射泵的進(jìn)液ロ與第三電磁閥的端ロ A相連接，第三電磁閥的端ロ C通過(guò)吸液管與還原劑杯相連接，四通混合模塊的四個(gè)端ロ分別與第二電磁閥的端ロ C、第三電磁閥的端ロ B、第四電磁閥的端ロ B和反應(yīng)管相連接；微型儲(chǔ)氣罐的出口與氣體流量控制器的氣體入口相連接，氣體流量控制器的氣體出口與電磁閥的端ロ A相連接；反應(yīng)管的出口與氣液分離器的入口相連接，氣液分離器的一出口與廢液杯相連
接，氣液分離器的另ー出口與原子化器的入口相連接；第一空心陰極燈和第二空心陰極燈發(fā)出的光分別經(jīng)第一凸透鏡和第三凸透鏡匯聚后，聚焦在原子化器的正上方，基態(tài)原子產(chǎn)生的熒光經(jīng)過(guò)第二凸透鏡聚焦在光電倍增管的光陰極面上。所述的現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)原子熒光光譜儀，其中，所述的第一凸透鏡、第二凸透鏡和第三凸透鏡均為雙凸透鏡，直徑均為2 20mm，焦距均為3 10mm。而且所述的三個(gè)凸透鏡的焦點(diǎn)匯聚于原子化器中心的正上方，該焦點(diǎn)距離原子化器上邊緣的高度為2 10mm。所述的現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)原子熒光光譜儀，其中，所述第一電磁閥、第二電磁閥以及第三電磁閥的工作電壓相同，且均為5V、12V或24V，所述三個(gè)電磁閥的內(nèi)部流體通徑均為O. 2 '2mm。所述的現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)原子熒光光譜儀，其中，所述的第一注射泵和第二注射泵的注射器容量均為l 5mL，行程均為f 6cm，分辨率均為100(Γ36000步。所述的現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)原子熒光光譜儀，其中，所述的氣液分離器的排液方式為連通器式自動(dòng)排出。所述的現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)原子熒光光譜儀，其中，所述的第一空心陰極燈與光電倍增管的夾角，以及第二空心陰極燈與光電倍增管的夾角均在30°、0°之間。所述的現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)原子熒光光譜儀，其中，所述的光電倍增管為端窗型，響應(yīng)波長(zhǎng)范圍為160 320nm。所述的現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)原子熒光光譜儀，其中，所述的微型儲(chǔ)氣罐存儲(chǔ)的氣體為氬氣或氦氣，容量在30(T3000cm3之間。所述的現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)原子熒光光譜儀，其中，所述的氣體流量控制器為轉(zhuǎn)子流量計(jì)或質(zhì)量流量計(jì)，控制流量范圍在l(Tl000mL/min。所述的現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)原子熒光光譜儀，其中，所述的蓄電池為鋰離子電池，容量為O. 3 5Ah，輸出電壓為5 24V。本實(shí)用新型的有益效果在干解決了原子熒光光譜儀無(wú)法進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)的難題，通過(guò)對(duì)原子熒光的進(jìn)樣系統(tǒng)、氣路系統(tǒng)、氣液分離系統(tǒng)、原子化系統(tǒng)和光路系統(tǒng)進(jìn)行小體積、輕量化和低功耗設(shè)計(jì)后，以大容量鋰離子電池作為供電電源，實(shí)現(xiàn)了重金屬高靈敏度現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)。

圖I為本實(shí)用新型現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)原子熒光光譜儀的示意圖。[0033]附圖標(biāo)記說(shuō)明1-樣品杯；2_載流杯；3_第一注射泵；4_第一電磁閥；5_第二電磁閥；6_存樣環(huán)；7_第二注射泵；8_第三電磁閥；9_四通混合模塊；10_反應(yīng)管；11_還原劑杯；12_氣液分離器；13_廢液杯；14_原子化器；15_第一凸透鏡；16_第一空心陰極燈；17-第二凸透鏡；18_光電倍增管；19_第二空心陰極燈；20_第三凸透鏡；21_微型儲(chǔ)氣罐；22-氣體流量控制器；23_第四電磁閥；24_蓄電池；A、B、C-端ロ。
具體實(shí)施方式
有關(guān)本實(shí)用新型為達(dá)到上述的使用目的與功效及所采用的技術(shù)手段，現(xiàn)舉出較佳可行的實(shí)施例，并配合附圖所示，詳 述如下如圖I所示，為本實(shí)用新型現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)原子熒光光譜儀的示意圖。所述的現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)原子熒光光譜儀包括進(jìn)樣系統(tǒng)、氣路系統(tǒng)、氣液分離系統(tǒng)、原子化系統(tǒng)、光學(xué)系統(tǒng)、檢測(cè)系統(tǒng)、供電系統(tǒng)和光源等。進(jìn)樣系統(tǒng)包括樣品杯I、載流杯2、第一注射泵3、第二注射泵7、第一電磁閥4、第ニ電磁閥5、第三電磁閥8、存樣環(huán)6、反應(yīng)管10、四通混合模塊9和還原劑杯11 ;氣液分離系統(tǒng)包括氣液分離器12和廢液杯13 ;原子化系統(tǒng)包括原子化器14 ;光源包括第一空心陰極燈16和第二空心陰極燈19 ;光學(xué)系統(tǒng)包括第一凸透鏡15、第二凸透鏡17和第三凸透鏡20 ;檢測(cè)系統(tǒng)包括光電倍增管18 ;氣路系統(tǒng)包括微型儲(chǔ)氣罐21、氣體流量控制器22和第四電磁閥23 ;供電系統(tǒng)包括蓄電池24。其中，第一電磁閥4、第二電磁閥5以及第三電磁閥8均為兩位三通型，工作電壓為5V、12V或24V，其內(nèi)部流體通徑為O. 2 2mm。第一注射泵3的進(jìn)液ロ與第一電磁閥4的端ロ A相連接，第一電磁閥4的端ロ B通過(guò)吸液管與載流杯2相連接，存樣環(huán)6分別與第一電磁閥4的端ロ C和第二電磁閥5的端ロ A相連接，第二電磁閥5的端ロ B通過(guò)吸液管與樣品杯I相連接。第二注射泵7的進(jìn)液ロ與第三電磁閥8的端ロ A相連接，第三電磁閥8的端ロ C通過(guò)吸液管與還原劑杯11相連接，四通混合模塊9的四個(gè)端ロ分別與第二電磁閥5的端ロC、第三電磁閥8的端ロ B、第四電磁閥23的端ロ B和第二存樣環(huán)10相連接。微型儲(chǔ)氣罐21的出口與氣體流量控制器22的氣體入口相連接，氣體流量控制器22的氣體出口與電磁閥23的端ロ A相連接。第二存樣環(huán)10的出口與氣液分離器12的入口相連接，氣液分離器12的一出口與廢液杯13相連接，氣液分離器12的另ー出口與原子化器14的入口相連接。第一空心陰極燈16和第二空心陰極燈19發(fā)出的光分別經(jīng)第一凸透鏡15和第三凸透鏡20匯聚后，聚焦在原子化器14的正上方；基態(tài)原子產(chǎn)生的熒光經(jīng)過(guò)第二凸透鏡17聚焦在光電倍增管18的光陰極面上。上述所有需要供電的元件均由蓄電池24供電。此外，所述的第一注射泵3和第二注射泵7的注射器容量為I飛mL，行程為f 6cm，分辨率為1000 36000步。所述的氣液分離器12的排液方式為連通器式自動(dòng)排出。所述的第一凸透鏡15、第二凸透鏡17和第三凸透鏡20均為雙凸透鏡，其直徑為2 20mm，焦距為3 10mm。而且所述的三個(gè)凸透鏡的焦點(diǎn)匯聚于原子化器14中心的正上方，該焦點(diǎn)距離原子化器14上邊緣的高度為2 10mm。所述的第一空心陰極燈16與光電倍增管18的夾角，以及第二空心陰極燈19與光電倍增管18的夾角均在30°、0°之間。所述的光電倍增管18為 端窗型，響應(yīng)波長(zhǎng)范圍為16CT320nm。所述的微型儲(chǔ)氣罐21存儲(chǔ)的氣體為氬氣或氦氣，容量在30(T3000cm3之間。所述的氣體流量控制器22為轉(zhuǎn)子流量計(jì)或質(zhì)量流量計(jì)，控制流量范圍在10 10OOmT ,/mi η。所述的蓄電池24為鋰離子電池，容量為O. 3 5Ah,輸出電壓為5 24V。本實(shí)用新型的現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)原子熒光光譜儀的工作過(guò)程如下(I)蓄電池24對(duì)所有需要供電的元件供電。(2)第一電磁閥4的端ロ A和端ロ B連通，第一注射泵3自載流杯2中吸取載流，并保存在第一注射泵3的注射器中。(3)第三電磁閥8的端ロ A和端ロ C連通，第二注射泵7自還原劑杯13中同步吸取還原劑，并保存在注射泵7的注射器中。(4)第一電磁閥4的端ロ A和端ロ C連通,第二電磁閥5的端ロ A和端ロ B連通，第一注射泵3自樣品杯I中首先吸取樣品，然后再自載流杯2中吸取載流，并保存在存樣環(huán)6中。(5)第一電磁閥4的端ロ A和端ロ C連通,第二電磁閥5的端ロ A和端ロ C連通，第三電磁閥8的端ロ A和端ロ B連通，第四電磁閥23的端ロ A和端ロ B連通。(6)第一注射泵3推動(dòng)存樣環(huán)6中的樣品、第二注射泵7推動(dòng)還原劑與通過(guò)第四電磁閥23的載氣通過(guò)四通混合模塊9混合反應(yīng)后，通過(guò)反應(yīng)管10進(jìn)入氣液分離器12。(7)經(jīng)過(guò)氣液分離后，液體組分自動(dòng)排出，進(jìn)入廢液杯13，生成的氣態(tài)物質(zhì)在載氣的攜帯下原子化器14進(jìn)行原子化。(8)氣態(tài)物質(zhì)經(jīng)過(guò)原子化為基態(tài)原子后，在第一和第二空心陰極燈16、19的照射下發(fā)出共振熒光，為光電倍増管18所接收，轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)，電流信號(hào)再轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后得到熒光強(qiáng)度值。(9)依據(jù)熒光信號(hào)的大小，即可達(dá)到定量檢測(cè)的目的。綜上所述，現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)原子熒光光譜儀采用注射泵吸取樣品和還原劑，進(jìn)行蒸氣發(fā)生反應(yīng)，生成的氣態(tài)物質(zhì)經(jīng)過(guò)氣液分離后，在微型儲(chǔ)氣罐提供的氬氣攜帯下，在原子化器上方的氬氫火焰中進(jìn)行原子化，生成基態(tài)原子?；鶓B(tài)原子在空心陰極燈的照射下生成的共振熒光被光電倍增管所接收后，轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)，電流信號(hào)再轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后得到熒光強(qiáng)度值。依據(jù)熒光信號(hào)的大小，即可達(dá)到定量檢測(cè)的目的。鑒于現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)原子熒光光譜儀對(duì)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的特殊要求，采用大容量高性能的鋰離子電池作為供電電源。本實(shí)用新型采用高度集成的低功耗、輕量化和小型化設(shè)計(jì)，能夠被直接攜帯到污染現(xiàn)場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)重金屬污染的快速檢測(cè)。以上對(duì)本實(shí)用新型的描述是說(shuō)明性的，而非限制性的，本專業(yè)技術(shù)人員理解，在權(quán)利要求限定的精神與范圍之內(nèi)可對(duì)其進(jìn)行許多修改、變化或等效，但是它們都將落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)原子熒光光譜儀，其特征在于，包括 進(jìn)樣系統(tǒng)，含有樣品杯、載流杯、第一注射泵、第二注射泵、第一電磁閥、第二電磁閥、第三電磁閥、存樣環(huán)、反應(yīng)管、四通混合模塊和還原劑杯； 氣路系統(tǒng)，含有微型儲(chǔ)氣罐、氣體流量控制器和第四電磁閥； 氣液分離系統(tǒng)，含有氣液分離器和廢液杯； 原子化系統(tǒng)，含有原子化器； 光學(xué)系統(tǒng)，含有第一凸透鏡、第二凸透鏡和第三凸透鏡； 檢測(cè)系統(tǒng)，含有光電倍增管； 供電系統(tǒng)，含有蓄電池，其提供上述各系統(tǒng)工作所需的電能； 光源，含有第一空心陰極燈和第二空心陰極燈； 其中，第一電磁閥、第二電磁閥以及第三電磁閥均為兩位三通型，第一注射泵的進(jìn)液口與第一電磁閥的端口 A相連接，第一電磁閥的端口 B通過(guò)吸液管與載流杯相連接，存樣環(huán)分別與第一電磁閥的端口 C和第二電磁閥的端口 A相連接，第二電磁閥的端口 B通過(guò)吸液管與樣品杯相連接； 第二注射泵的進(jìn)液口與第三電磁閥的端口 A相連接，第三電磁閥的端口 C通過(guò)吸液管與還原劑杯相連接，四通混合模塊的四個(gè)端口分別與第二電磁閥的端口 C、第三電磁閥的端口 B、第四電磁閥的端口 B和反應(yīng)管相連接； 微型儲(chǔ)氣罐的出口與氣體流量控制器的氣體入口相連接，氣體流量控制器的氣體出口與電磁閥的端口 A相連接； 反應(yīng)管的出口與氣液分離器的入口相連接，氣液分離器的一出口與廢液杯相連接，氣液分離器的另一出口與原子化器的入口相連接； 第一空心陰極燈和第二空心陰極燈發(fā)出的光分別經(jīng)第一凸透鏡和第三凸透鏡匯聚后，聚焦在原子化器的正上方，基態(tài)原子產(chǎn)生的熒光經(jīng)過(guò)第二凸透鏡聚焦在光電倍增管的光陰極面上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)原子熒光光譜儀，其特征在于，所述的第一凸透鏡、第二凸透鏡和第三凸透鏡均為雙凸透鏡，直徑均為2 20mm，焦距均為3 10mm。而且所述的三個(gè)凸透鏡的焦點(diǎn)匯聚于原子化器中心的正上方，該焦點(diǎn)距離原子化器上邊緣的高度為2 10mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)原子熒光光譜儀，其特征在于，所述第一電磁閥、第二電磁閥以及第三電磁閥的工作電壓相同，且均為5V、12V或24V，所述三個(gè)電磁閥的內(nèi)部流體通徑均為0. 2 2_。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)原子熒光光譜儀，其特征在于，所述的第一注射泵和第二注射泵的注射器容量均為l 5mL，行程均為f 6cm，分辨率均為1000 36000步。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)原子熒光光譜儀，其特征在于，所述的氣液分離器的排液方式為連通器式自動(dòng)排出。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)原子熒光光譜儀，其特征在于，所述的第一空心陰極燈與光電倍增管的夾角，以及第二空心陰極燈與光電倍增管的夾角均在30°、0°之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)原子熒光光譜儀，其特征在于，所述的光電倍增管為端窗型，響應(yīng)波長(zhǎng)范圍為16(T320nm。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)原子熒光光譜儀，其特征在于，所述的微型儲(chǔ)氣罐存儲(chǔ)的氣體為氬氣或氦氣，容量在30(T3000cm3之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)原子熒光光譜儀，其特征在于，所述的氣體流量控制器為轉(zhuǎn)子流量計(jì)或質(zhì)量流量計(jì)，控制流量范圍在l(TlOOOmL/min。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)原子熒光光譜儀，其特征在于，所述的蓄電池為鋰離子電池，容量為0. 3 5Ah，輸出電壓為5 24V。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)原子熒光光譜儀，包括進(jìn)樣系統(tǒng)、氣路系統(tǒng)、氣液分離系統(tǒng)、原子化系統(tǒng)、光學(xué)系統(tǒng)、檢測(cè)系統(tǒng)、供電系統(tǒng)以及光源；本實(shí)用新型解決了原子熒光光譜儀無(wú)法進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)的難題，通過(guò)對(duì)原子熒光的進(jìn)樣系統(tǒng)、氣路系統(tǒng)、氣液分離系統(tǒng)、原子化系統(tǒng)和光路系統(tǒng)進(jìn)行小體積、輕量化和低功耗設(shè)計(jì)后，以大容量鋰離子電池作為供電電源，實(shí)現(xiàn)了重金屬高靈敏度現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)。
文檔編號(hào)G01N21/64GK202583068SQ20122019669
公開日2012年12月5日 申請(qǐng)日期2012年5月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月3日
發(fā)明者梁敬, 王慶, 陳璐, 董芳, 楊名名, 侯愛霞 申請(qǐng)人:北京瑞利分析儀器有限公司