[发明专利]用于ICP光谱仪具有二维可调功能透射式前置光路结构

说明书

技术领域

本发明属于ICP光谱仪分光系统技术领域，特别是提供了一种应用于ICP光谱仪具有二维可调功能的透射式前置光路结构。

背景技术

电感耦合等离子体光谱仪(ICP光谱仪)利用原子发射特征谱线所提供的信息进行元素分析，具有多元素同时、快速、直接测定的优点，在冶金、石油化工、机械制造、金属加工等工业生产中发挥着巨大作用，是材料领域中应用最为广泛的元素分析方法之一。在冶金分析领域，如钢铁、原材料、铁合金中每次要求测定几十至几百个样品，而每个样品需要同时分析Mn、Cu、Al、Cr、Si、P、Ni、Ti、V、Nb、Ca、Mg等几十种低含量元素，因此对测试仪器的光谱范围、光谱分辨率、灵敏度、检出限要求十分严格。鉴于这种需求，ICP光谱仪正不断向全谱直读、智能化、小型化、低分析成本的方向发展。分光系统作为ICP光谱仪的核心部分，直接决定整体仪器的性能水平。以中阶梯光栅为分光模块的ICP光谱仪，具有波段范围宽、分辨率高、灵敏度高、全谱瞬态测量、检出限低等优点，已成为原子发射光谱分析技术研究的重点。

图1是ICP光谱仪的分光系统。为了使中阶梯光栅光谱仪的上述优点得到良好的体现，则需要保证系统光通量最大化，这就对以中阶梯光栅作为分光元件的光谱仪的前置光路提出严格的安装要求。现有的前置光路多采用固定前置透镜的安装方式，但是，在加工固定前置透镜的机械件以及在对前置透镜进行装配的过程中，无法避免机械件加工和装配的偏差，不能保证前置透镜和入射针孔的中心等高同轴，因此不能确保系统光通量是否最大化，这将对ICP光谱仪的检出能力产生直接影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种应用于ICP光谱仪具有二维可调功能的透射式前置光路结构，克服了上述已有技术存在的缺陷，实现光学系统光通量最大化。通过对前置透镜的二维调节，实时监测探测器接收探测信号值的变化，当探测器的信号达到最大时，即可认为前置透镜的中心孔与入射针孔的中心等高同轴，此时中阶梯光栅光谱仪的光通量实现最大化，保证ICP光谱仪的分析性能最优；同时，在调节环上设计6个空气排放孔，对分光系统充氩气的同时排放光室内部空气，限制空气对紫外波段的吸收，降低紫外波段的检出限，进一步拓宽ICP光谱仪的使用范围。

本发明包括：前光筒1、透镜固定座2、第一密封圈3、调节基座4、螺套5、螺杆6、第二密封圈7、后镜筒8、调节环9、第三密封圈10、弹簧11、顶销12、锁拇13、滑动环14、第四密封圈15、透镜基环16、透镜压环18。前光筒1用于引导ICP光源，透镜固定座2用于承载透镜17。第一密封圈3用于实现安装减震柔性接触，调节基座4用于安装固定调节结构，螺套5用于和调节基座4和螺杆6实现螺纹配合，螺杆6用于实现调节环9调节，第二密封圈7用于调节基座4和后镜筒8两者之间的密封，后镜筒8用于实现与光室连接及消除杂散光，调节环9用于实现透镜固定座2的调节和光室气体排放，第三密封圈10用于实现滑动环14与后镜筒8之间的柔性调节，弹簧11用于完成顶销12往返运动，顶销12用于实现调节环9的运动，锁拇13用于承载弹簧11的压力，滑动环14用于保证调节环9的柔性运动，第四密封圈15用于保证透镜固定环2和调节环9两者之间的密封，透镜基环16用于调整透镜17，透镜压环18用于透镜17固定。

通过使用调节螺纹副和压缩弹簧能够实现微动的二维调节，使透镜处于最佳的通光位置。

本发明在实现二维微动调节的情况下，透镜调节环的六个通孔能够实现光室在开始充气阶段，光室内部空气的排放，限制空气对紫外波段的吸收，降低紫外波段的检出限。后镜筒内部能够消除杂散光。通过使用调节螺杆和弹簧能够实现微动的二维调节，使透镜处于最佳的通光位置。实时监测探测器接收探测信号值的变化，当探测器的信号达到最大时，即可认为透镜的中心孔与入射针孔的中心等高同轴，此时中阶梯光栅光谱仪的光通量实现最大化，保证ICP光谱仪的分析性能最优；同时，在调节环上设计6个空气排放孔，对分光系统充氩气的同时排放光室内部空气，限制空气对紫外波段的吸收，降低紫外波段的检出限，进一步拓宽ICP光谱仪的使用范围。

附图说明

图1以中阶梯光栅为分光元件的ICP光谱仪分光系统示意图。

图2为具有二维可调功能的透射式前置光路结构剖面示意图。

图3为二维可调节功能前置光路结构外观示意图。