[发明专利]多微空心阴极光源和原子吸收光谱仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种多微空心阴极光源，该光源可被用于多元素同时检测吸收光谱法中，可同时多点光发射，还涉及应用该光源的一种原子吸收光谱仪。

背景技术

原子吸收光谱法是众所周知的高精度定量测量样品中所含微量金属的方法。在原子吸收光谱法中，样品在高温下被原子化，含有原子化样品的气体受到光的辐照。样品中所含微量金属的吸收光谱由相应的吸收光谱测量。在原子吸收光谱法中，需要发射分析靶元素明线光谱的光源。当分析多个元素时，需要发射元素的相应明线光谱的光源。

专利文件1公开了作为光源提供这些元素明线光谱的多微空心阴极(multi-micro hollow cathode)光源。所述专利文件1中公开的光源具有堆叠在一起的阳极板、绝缘板和由铜或铜合金制成的阴极板；贯穿堆叠构型的多个通孔，每个孔具有1cm以下的直径；以及金属板，在阴极板的通孔开口处提供所关注的明线光谱，由此提供多个金属元素的相应明线光谱。换句话说，专利文件1中公开的光源是单点光源，该光源提供多种类型的对应于关注金属元素的空心阴极放电。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利申请特许公开(特开)No.2007-257900

发明概要

发明要解决的问题

然而，专利文件1中公开的多微空心阴极光源在控制由多个单点光源提供的空心阴极放电上遇到了困难。此外，为了提取光，专利文件1中公开的多微空心阴极光源须使用与单点光源相应的复杂光程，这需要一个麻烦且昂贵的生产过程，是有问题的。

因而，本发明的目的在于提供一种光源，该光源可提供多个元素特征明线光谱，并且由一个基于空心阴极放电的单一点光源形成。

解决问题的手段

在本发明的第一方面中，提供一个多微空心阴极光源，该光源通过在气氛气体中产生微空心等离子体而发光，其特征在于所述光源包括：由具有高二次电子发射系数的金属形成的阴极板；绝缘板；设置为经由绝缘板与阴极板相对的阳极板；贯穿阴极板、绝缘板和阳极板的单孔，其具有1cm以下的直径；多个含有元素的金属片，其提供多个对应于所述元素的特征明线光谱；以及气氛气体，其中阴极板具有多个由孔处放射状连续延伸的槽，并且所述多个金属片容纳于槽中。

每个金属片的量可根据金属片的材料而改变。同样，每个金属片的量也可容易地根据每片的厚度、每一个槽容纳的片数等等而改变。金属片的厚度和数量可容易地通过调整相应槽的宽度而调节。每个槽可容纳多个金属片，金属片可由相同的材料或相互不同的材料形成。一些槽可容纳由相同材料形成的金属片。通过调整每个金属片的量，可控制所关注金属元素的光谱强度。

槽的构型图案没有特殊限制，只要槽由孔放射状延伸即可。在一个示例性的构型中，四个槽由孔处呈十字形延伸。优选地，槽沿垂直于阴极板主表面方向穿透阴极板。在这个例子中，容纳于槽中的金属片沿孔的轴向的长度增加，暴露于孔内壁的金属片部分的面积增加，由此金属片的溅射效率提高，导致金属元素的光谱强度增加。从另一方面，金属片对槽的穿透在制作上容易。不优选提供过多的槽的数量和每个槽的过大的宽度，因为具有高二次电子发射系数的金属暴露于孔内壁的面积减少，导致金属片溅射效率降低。因此，槽的数量优选为约2个至约8个，每个槽的宽度优选为孔直径的约0.1至约0.9倍。

孔优选具有1mm以下的直径，因为等离子体可高密度地局限于孔中。该直径对提供单点光源是有利的。本发明的光源设计为使用压力为环境大气压或略低于环境大气压的气氛气体。为获得宽发射(如，准分子(excimer))，光源还可在加压条件下使用。通常，当气氛气体压力增加，孔直径可减小。考虑到使用光源的上述压力，孔直径优选为10μm以上。绝缘板中的孔直径优选地略大于阴极板中的孔直径或阳极板上的孔直径。具体地说，为了防止放电时绝缘板融化，绝缘板上的孔直径优选地比阴极板上的孔直径或阳极板上的孔直径大100μm至1000μm。

本发明使用的气氛气体优选为惰性气体如He、Ne、Ar、Kr或Xe，其中特别优选He和Ne，因为可由金属获得高效二次电子发射。

阴极板材料即具有二次电子发射系数的金属的实例包括铜、铜合金、银、银合金、钼、钼合金、钨及钨合金中的至少一种。金属优选地具有0.2以上，更优选地为1.0以上的二次电子发射系数。其中，从低成本(易于得到)及高二次电子发射系数和导热系数的观点考虑，优选铜或铜合金。同样，阳极板也优选由铜或铜合金形成。

本发明的第二方面涉及第一方面的多微空心阴极光源的一个具体实施方案，其中具有高二次电子发射系数的金属是铜或铜合金。