[发明专利]一种基于CCD传感器的元素检测系统及其检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种元素检测系统及方法，尤其涉及一种基于CCD传感器的元素检测系统及其检测方法。

背景技术

发射光谱法是利用交流电电弧产生高温，激发粉末固体样品发出特征光谱，光谱通过第一透镜与第二透镜的聚光、滤去杂散光之后，通过狭缝控制进光量后照射到平面反射镜上，之后反射到凹面镜上，再通过分光光栅将样品产生的光谱谱带分散成不同元素的相应特征谱线。

传统方法一般是通过感光相板将元素的特征谱线记录下来，得到一定波长范围内的所有特征谱线，通过以铁元素的特征谱线为标尺制作成一米色散或者两米色散的放大二十倍的铁谱谱图，以便于将各元素的特征谱线波长数值标注图谱上，从而可以方便、快捷从感光相板上查找到各元素的特征谱线，通过直观观察谱图，从而可以实现快速定性分析，并且可以通过观察谱线的强弱与旁边谱线对其的干扰情况可以实现半定量、定量分析(简称相板法)。原来样品中分析银硼锡，通常使用双电极，一个样装双个碳棒重复摄谱两次，重复曝光的优点是增加了相板的感光度，以提高分析的灵敏度，但缺点是增加了背景的影响，加重影响了工作曲线的下弯部分，并且速度慢，一个样摄谱要一分钟以上。

相板法测量工作曲线，由于相板乳剂S形乳剂特性曲线的影响，工作曲线往往是弯曲的。理论上工厂生产的每批相板的乳剂特性曲线是不同的，即便是用乳剂特性曲线进行校正后，工作曲线下方大多数还是是弯曲的。由于地质样品比较复杂，基体的影响较大，通常除作工作曲线外，每块相板需要10个左右不同含量的监控标样，根据监控标样的标准值局部或整体修正工作曲线，以得出符合定值要求的监控标样值。

此种方法被分析人员应用了几十年，给分析人员带来了许多方便之处，但是应用铁谱谱图进行谱线查找，操作上比较繁琐，特别是对于从事发射光谱分析经验不足的分析人员，常常需要十几张谱图分别对应着谱线查找，需要花费的时间较长。如今用光电转换器接受光谱信号的直读发射光谱是此方法的发展趋势，运用电子图谱可以适时的查找所需要的元素谱线，简便快捷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种测量精准且方便操作的基于CCD传感器的元素检测系统及其检测方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于CCD传感器的元素检测系统，包括激发装置、聚光装置、色散装置、采集装置、成像装置和识图装置；

所述激发装置用于激发待测样品发光；

所述聚光装置包括多个用于汇聚所述激发装置激发出的入射光的聚光镜；

所述色散装置用于将所述聚光装置汇聚后的入射光色散为多束单色光，包括多个凹面镜和用于色散的全息高密度光栅；

所述采集装置包括多个用于采集所述色散装置色散后的多束单色光的光谱信息的CCD传感器，所述多个CCD传感器还将所述单色光的光谱信息转换为电信号，并将所述电信号发送给所述成像装置；

所述成像装置用于将所述采集装置发送的电信号转换为电子图谱，包括内置有函数的处理装置，所述函数的输入是数字信号，输出是电子图谱图谱；

所述识图装置用于呈现所述电子图谱。

所述激发装置包括电源和石墨电极。

所述聚光装置包括用于调节入射光光通量的遮光装置。

所述CCD传感器包括多个用于采集光信号并将所述光信号转换为电信号的光电二极管，所述CCD传感器将所述电信号发送给成像装置。

所述成像装置还包括放大电路，所述放大电路将采集装置采集到的电信号放大。

所述成像装置还包括用于将所述放大电路放大后的电信号转换为数字信号的A/D转换模块。

本技术方案的有益效果是：使用了全息高密度光栅，较传统普通光栅而言，全息高密度光栅刻线更密，及相同大小的光栅上的狭缝更多，由于光栅产生的条纹的特点是：明条纹很亮很窄，相邻明纹间的暗区很宽，衍射图样十分清晰。因而利用光栅衍射可以精确地测定波长。故狭缝数越多明条纹越亮、越细，光栅分辨率就越高。

此外，用CCD光电传感器代替传统的感光板，可以将色散后的光谱转换为数字信号，将这些数字信号输入到显示器可以直观、准确的分析，同时减少了人工识谱的过程，大大提高了工作效率。

作为本发明另一方面，一种基于CCD传感器的元素检测方法，包括如下步骤：

S100、通过高电压激发待测样品，使其发光；

S200、对待测样品所发出的入射光进行汇聚，并调节入射光的光通量；

S300、通过全息高密度光栅对汇聚过的入射光进行色散，使其色散为多束单色光；