[实用新型]分段式全谱直读电感耦合等离子体发射光谱仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及元素分析技术领域，尤其是一种电感耦合等离子体发射光谱仪。

背景技术

电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP)属于发射光谱(optic emission spectrometer)仪器，分为全谱直读式和单道扫描式两种。

国外的ICP仪器以全谱直读为主流。全谱直读型仪器以中阶梯光栅和平面探测器为核心，通过中阶梯光栅将不同谱线分开，谱线成像在一个平面上，再通过一个平面探测器来一次采集全部谱线。分析速度快，准确度高，由于此类仪器以进口为主，因此市场上也以这种全谱直读式ICP为高端化仪器的象征。

国内的ICP仪器以传统的单道扫描式为主流。单道扫描式ICP以平面光栅和光电倍增管(PMT)为核心，平面光栅将不同谱线分开，成像在一条直线上，再通过一个光电倍增管来采集每一个谱线的数据。为了采集不同谱线的数据，需要通过转动光栅来进行连续扫描，因此分析速度较慢。此类仪器优点是在长波段也能保持很好的光学分辨率，对稀土和重金属的检测能力较强，且成本相对低廉，容易被中小客户接受。但其分析速度过于缓慢的缺点限制了其在很多场合的使用。

全谱直读式ICP仪器成本高昂，售价也非常昂贵，对于中小型企业来说很难普及。并且受制于中阶梯光栅式光学系统的限制，仪器的光学分辨率在长波段的劣势非常明显，限制了此类仪器的稀土和重金属方面的分析能力。单道扫描式ICP虽然成本相对低廉，但是过慢的分析速度成为其致命缺点，限制了在很多需要快速分析场合的使用。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种分段式全谱直读电感耦合等离子体发射光谱仪，该光谱仪具有成本较低，分析速度较快，对稀土和重金属的分析能力强的特点。

为了解决上述技术问题，本实用新型包括高频发生器，进样系统，分光系统，谱线采集装置，与谱线采集装置连接的人机交互系统，所述谱线采集装置为线阵式传感器。

优选地，所述高频发生器为频率40.68MHz或27.12MHz的自激式高频发生器

优选地，所述线阵式传感器为线阵CCD传感器或线阵CMOS传感器

优选地，所述分光系统包括用于控制入射光宽度的入射狭缝，用于将入射的发散光线变成平行光线的准直镜，实现不同波长的平行光线分离的平面光栅，将平行光线会聚的聚光镜。

本实用新型结合了全谱直读式ICP和单道扫描式ICP的优点，所述分段式全谱直读光谱仪以平面光栅和线阵传感器为核心。与光电倍增管(PMT)单点探测不同，线阵传感器是阵列式传感器，可以一次得到几千个谱线数据。通过转动光栅的角度进行扫描，每次线阵传感器可以得到不同波长范围的全谱数据，一次扫描完成后，通过软件将线阵传感器的数据进行拼接，可以得到全光谱范围内的全谱数据。这种设计方式的突出优点在于，由于采用阵列式传感器，一次可以得到一定波长范围内的全谱数据，光栅只需转动少数几次就可以得到全波长范围的全谱数据，从分析时间上大大优于单道扫描式，与国外的一次全谱直读相比也并不逊色。而且由于采用平面光栅式光学系统，可以在全波长范围内保持优秀而稳定的光学分辨率，这点又优于一次全谱直读。更重要的是，这种设计方式可以在与单道扫描式仪器成本相近的情况下，提供优异的仪器性能，为ICP类仪器的普及提供了现实基础。

附图说明

图1为本实用新型的结构框图；

图2为分光系统的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型所列举的实施例，只是用于帮助理解本实用新型，不应理解为对本实用新型保护范围的限定，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思想的前提下，还可以对本实用新型进行改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求保护的范围内。

如图1所示，本实用新型包括：

频率40.68MHz或27.12MHz的自激式高频发生器1，为仪器提供射频激发功率，用于激发样品溶液；

进样系统2，将样品溶液进行雾化，雾化后的样品溶液形成微液滴；

分光系统3，将不同谱线在空间上分离开，便于检测器进行检测，如图2所示，分光系统包括用于控制入射光宽度的入射狭缝7，用于将入射的发散光线变成平行光线的准直镜8，实现不同波长的平行光线分离的平面光栅9，将平行光线会聚的聚光镜10。

线阵式传感器4，所述线阵式传感器4为线阵CCD传感器或线阵CMOS传感器，用于采集一定波长范围的光谱数据。

与线阵式传感器4连接的人机交互系统5，所述人机交互系统5分析线阵式传感器4所采集到的谱线数据，得到所分析元素的含量数据，并通过显示装置显示。

本实用新型中，平面光栅9安装在一个转动结构上面，可以沿自身的中心轴进行旋转转动。转动结构利用电机进行驱动，通过转动不同的角度，可以将不同波长范围内的谱线投射到线阵传感器4上面。转动结构优选采用正弦机构，也可以是凸轮机构，余割机构或者线性转机构等具有扫描功能的结构。比如，假设要分析的光谱波长范围为180～510nm，假设线阵传感器一次能采集的波长范围是30nm，控制平面光栅转动结构，依次采集180～210nm、210～240nm、。。。。。。。、480～510nm的谱线，光栅只需要转动11次即可采集180～510nm内的全部谱线。因此，本方案以分段的形式获取全部谱线，称为分段式全谱直读。