激發(fā)裝置及發(fā)射光譜儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及分析儀器領(lǐng)域，特別是一種用于檢測液體中金屬含量的激發(fā)裝置及發(fā)射光譜儀。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，人們的物質(zhì)生活水平也有了迅猛提高。與此同時，由于人類對重金屬的開采、冶煉、加工及商業(yè)制造活動日益增多，造成不少重金屬如鉛、汞、鎘、鉻等進(jìn)入大氣、水、土壤中，引起嚴(yán)重的環(huán)境污染；尤其是水質(zhì)中以各種化學(xué)狀態(tài)或化學(xué)形態(tài)存在的重金屬，在進(jìn)入環(huán)境或生態(tài)系統(tǒng)后就會存留、積累和遷移，造成嚴(yán)重危害。
[0003]國內(nèi)外實(shí)驗(yàn)室對金屬元素的檢測方法非常豐富，比如:紫外可分光光度法(UV)、原子吸收法(AAS)、原子熒光法(AFS)、電感耦合等離子體法(ICP)、X熒光光譜法(XRF)、電感耦合等離子質(zhì)譜法(ICP-MS)等方法，基于這些原理設(shè)計的儀器也層出不窮，各種儀器高中低檔種類齊全，儀器廠商采用新技術(shù)又屢屢推出新儀器，極大地滿足了實(shí)驗(yàn)室的測試需求。然而，隨著時代的發(fā)展，測試需求也從實(shí)驗(yàn)室擴(kuò)展到了現(xiàn)場，要求也不僅僅為“準(zhǔn)確”，又延伸出了“快速”。這些新需求對儀器設(shè)計要求也非常高，儀器要走出實(shí)驗(yàn)室，要小型或者便攜，基于這些傳統(tǒng)方法的設(shè)計逐漸顯露出弊端，支持便攜的新方法已漸漸成為當(dāng)前儀器設(shè)計的熱點(diǎn)。
[0004]國內(nèi)有些廠家在嘗試制作便攜化儀器，但仍然是基于原子吸收法原理的儀器，與其說便攜不如說小型化，并非現(xiàn)場測量的理想選擇。國外也有廠家設(shè)計生產(chǎn)了便攜式等離子體激發(fā)裝置及發(fā)射光譜儀，由電池供電，可用于現(xiàn)場測量；同時測量多種元素，檢測極限0.1ppm?lOOppm，且操作簡單；但其關(guān)鍵問題在于其檢出能力差，無法滿足國標(biāo)中對飲用水、工業(yè)廢水、電鍍廢水等水質(zhì)中金屬的檢出要求(ppb級)，而且價格昂貴，故其應(yīng)用受到了限制。
[0005]電化學(xué)法是近年來發(fā)展較快的一種方法，它以經(jīng)典極譜法為依托，在此基礎(chǔ)上又衍生出示波極譜、陽極溶出伏安法等方法。電化學(xué)法的檢測限較低，測試靈敏度較高，在現(xiàn)場的金屬元素測量中，正逐步得到應(yīng)用。然而電化學(xué)法的缺點(diǎn)更加不能忽視，電極選擇性不高，易發(fā)生副反應(yīng)，降低電流效率；電極易形成吸附層和氧化膜，污損電極使電壓升高；電極在使用中需要經(jīng)常打磨而影響測試結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的一個目的在于克服目前實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場金屬含量檢測裝置體積大、檢測精度低的不足，提供一種體積小、檢測精度高的發(fā)射光譜儀；
[0007]本發(fā)明的另一個目的在于提供一種用于本發(fā)明發(fā)射光譜儀的激發(fā)裝置。
[0008]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0009]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提供一種激發(fā)裝置，包括用于盛裝待檢測液體的樣品槽、透明絕緣隔板和激發(fā)源。透明絕緣隔板設(shè)于所述樣品槽內(nèi)，并將所述待檢測液體隔離成第一部分液體和第二部分液體，該透明隔板設(shè)有貫通的毛細(xì)通道，所述第一部分液體和第二部分液體通過該毛細(xì)通道相互連通；激發(fā)源包括高壓電源和與該高壓電源相連的兩個高壓電極，所述兩個高壓電極分別設(shè)置于所述第一部分液體和第二部分液體內(nèi)，所述高壓電源啟動后能激發(fā)所述第一部分液體和第二部分液體形成第一液體電極和第二液體電極并產(chǎn)生發(fā)射光譜。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式，所述兩個高壓電極分別設(shè)置于所述毛細(xì)通道的兩個端部開口處。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式，所述高壓電源是直流電源、交流電源或者脈沖電源，電壓范圍為200?2000伏。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式，所述毛細(xì)通道的直徑為0.05mm?0.50mm。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式，所述透明隔板垂直設(shè)于所述樣品槽底壁。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式，所述透明絕緣隔板與所述樣品槽為一體成型結(jié)構(gòu)或者是分體組裝結(jié)構(gòu)。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式，所述激發(fā)裝置還包括直流富集電極，該直流富集電極包括設(shè)置在鄰近所述毛細(xì)通道位置的陰極以及設(shè)于遠(yuǎn)離所述陰極位置的至少一陽極。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式，所述陽極設(shè)于所述樣品槽內(nèi)或者設(shè)于所述樣品槽外并貼近所述樣品槽的周壁。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式，所述陰極設(shè)于所述毛細(xì)通道內(nèi)。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式，所述陽極的數(shù)目為一個，其設(shè)于所述待檢測液體上表面，所述毛細(xì)通道設(shè)于所述透明隔板的下端部。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式，所述陰極設(shè)于所述樣品槽外，并貼近所述樣品槽的底壁。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式，所述陽極的數(shù)目為兩個，相對地設(shè)于所述待檢測液體內(nèi)，并分別貼近所述樣品槽的周壁。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明提供一種發(fā)射光譜儀，包括用于產(chǎn)生金屬離子發(fā)射光譜的激發(fā)裝置、用于接收所述發(fā)射光譜并將該發(fā)射光譜分解為單色光的單色器以及用于接收并處理所需單色光的信號接收處理裝置。其中所述激發(fā)裝置是本發(fā)明所述的激發(fā)裝置。
[0022]由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果在于:
[0023]本發(fā)明中，透明絕緣隔板將樣品槽中的待檢測液體隔離成兩部分，且該兩部分液體由一個毛細(xì)通道連通，樣品槽與毛細(xì)通道充滿導(dǎo)電的待檢測溶液。在兩部分待檢測液體中分別插入激發(fā)源的電極，在兩電極間施加高壓電源，在高壓電源的作用下，毛細(xì)通道內(nèi)產(chǎn)生氣泡，氣泡將毛細(xì)通道內(nèi)溶液斷開并形成間隙，兩部分待檢測液體形成兩個液體電極，該兩個液體電極在間隙處產(chǎn)生等離子體，待檢測液體中的雜質(zhì)元素濺射進(jìn)入等離子體，激發(fā)出發(fā)射光譜。因此本發(fā)明利用液體電極原理進(jìn)行檢測，檢測精度高。
[0024]而且本發(fā)明中的激發(fā)裝置僅包括樣品槽、透明絕緣隔板和激發(fā)源，結(jié)構(gòu)簡單，體積小，不需要?dú)怏w保護(hù)，方便攜帶，便于現(xiàn)場快速測量；而且功耗低，節(jié)能環(huán)保。
[0025]進(jìn)一步地，本發(fā)明的激發(fā)裝置中還設(shè)有由陰極和陽極形成的直流富集電極，且陰極鄰近毛細(xì)通道，陽極遠(yuǎn)離毛細(xì)通道。因此，本發(fā)明中在激發(fā)發(fā)射光譜之前能先對待檢測液體中的重金屬離子進(jìn)行富集，根據(jù)實(shí)際需要，對金屬離子的富集能力可達(dá)幾倍到上百倍，甚至更高，顯著提高毛細(xì)通道內(nèi)金屬離子的濃度，因而大幅度提高了金屬離子的檢出能力，并進(jìn)一步提聞了本發(fā)明的檢測精度。
[0026]通過以下參照附圖對優(yōu)選實(shí)施例的說明，本發(fā)明的上述以及其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將更加明顯。
【附圖說明】
[0027]圖1是本發(fā)明激發(fā)裝置第一實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖2是本發(fā)明激發(fā)裝置第一實(shí)施方式中形成液體電極的原理示意圖；
[0029]圖3是本發(fā)明激發(fā)裝置第二實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖4是本發(fā)明激發(fā)裝置第三實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖5是本發(fā)明的發(fā)射光譜儀的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面將結(jié)合附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的具體實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)注意，這里描述的實(shí)施例只用于舉例說明，并不用于限制本發(fā)明。
[0033]激發(fā)裝置實(shí)施方式I
[0034]如圖1所示，本發(fā)明激發(fā)裝置第一實(shí)施方式，包括樣品槽1、透明絕緣隔板2和激發(fā)源。
[0035]樣品槽I用于盛裝待檢測液體。該樣品槽I可以由絕緣材料例如石英玻璃等制成。樣品槽I的形狀不限，可以是空心長方體形、空心正方體形、圓筒形，等等。樣品槽I具有底壁11和周壁12。
[0036]透明絕緣隔板2設(shè)于樣品槽I內(nèi)，透明絕緣隔板2由透明且絕緣的材料制成，當(dāng)樣品槽I的材料與透明絕緣隔板2的材料相同時如均為石英玻璃，則透明絕緣隔板2與樣品槽I可以一體成型。當(dāng)然透明絕緣隔板2也可以是一個獨(dú)立的結(jié)構(gòu)，通過粘結(jié)等方式密封固定于樣品槽I內(nèi)。透明絕緣隔板2將樣品槽I內(nèi)的待檢測液體隔離成相互隔絕的第一部分液體和第二部分液體。透明絕緣隔板2可以垂直設(shè)于樣品槽I中間位置，以將樣品槽I中的液體分成體積相同的兩部分，當(dāng)然不以此為限。
[0037]該透明隔板2設(shè)有直徑為0.1Omm的貫通的毛細(xì)通道20，毛細(xì)通道20的直徑不以
0.1Omm為限，通常毛細(xì)通道20的直徑在0.05mm?0.50mm范圍內(nèi)均是可行的。另外還可以根據(jù)條件進(jìn)行相應(yīng)的改變，毛細(xì)通道20最大可達(dá)2.0Omm0第一部分液體和第二部分液體通過該毛細(xì)通道20相互連通。
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