[实用新型]溶液阴极辉光放电直读光谱仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及光谱检测技术领域，特别是涉及一种溶液阴极辉光放电直读光谱仪。

背景技术

随着我国经济和现代工农业的快速发展，水体污染越来越严重。目前，对水中金属元素的检测技术多停留在实验室阶段，常用的方法是光谱和质谱技术，如电感耦合等离子体-原子发射光谱(ICP-AES)、火焰电离原子吸收光谱(FAAS)、电感耦合等离子体-质谱(ICP-MS)等。光谱和质谱技术具有检出限低、稳定可靠的优点，但是所用设备体积较大，操作步骤繁琐，检测成本偏高。另外，所用设备大都需要对样品进行预处理，不能对样品进行连续、实时测量，难以实现便携化和快速检测。因此，研究一种高效低成本的水中离子检测方法来实现对水中金属离子的检测显得尤为重要。

溶液阴极辉光放电光谱法，这目前是新型的一种水中金属离子检测方法，该检测技术以溶液样本为检测物质，将辉光放电等离子体作为光源，使用光谱仪收集等离子体光信号，以光谱分析技术处理光谱数据，得到金属离子的检测结果。该检测技术将辉光放电等离子体作为激发源，使用光谱仪收集等离子体光信号，其装置检测快速、操作简单、可实时在线监测等优点，得到了国内外的普遍关注。

溶液阴极辉光放电激发源的光谱测量系统多采用分光单色仪和光电倍增管的方式，采用分光单色仪可以获得较高的光谱分辨，光电倍增管因为采用了二次发射倍增系统，在探测紫外、可见和近红外区探测中具有极高的灵敏度和极低的噪声；然而这种方法每次只能测量一条光谱谱线，不能实现多元素的同时测量；采用CCD光谱仪可以实现多条光谱线的同时测量，然而要实现宽光谱的测量，必须使用低刻线数的光栅，因此其光谱分辨率不高；另外，CCD探测器的灵敏度和动态范围低，限制了其分析能力，造成痕量元素分析精度不高。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种溶液阴极辉光放电直读光谱仪。

为实现本实用新型的目的所采用的技术方案是：

一种溶液阴极辉光放电直读光谱仪，包括溶液阴极放电等离子体激发源、光学收集系统、罗兰圆分光系统、光电探测系统，以及数据处理与显示系统；所述光学收集系统将溶液阴极放电等离子体激发源发出的金属元素光谱辐射成像至罗兰圆分光系统的入口狭缝；所述光学收集系统包括沿光路依次设置的双凸透镜、滤光孔、离轴抛物面镜和平凸透镜，所述离轴抛物面镜的焦点位置位于滤光孔的中心；双凸透镜将一个倒立等大的实像形成在滤光孔，离轴抛物面镜改变了光路方向并且将发散光汇聚成平行光，平凸透镜将平行光束聚焦到罗兰圆分光系统的入射狭缝。

所述离轴抛物面镜镀有紫外增强反射膜。

所述罗兰圆分光系统将溶液阴极放电等离子体激发源激发的光谱辐射进行分光；所述光电探测系统将经过罗兰圆分光的光信号转换电信号；所述数据处理与显示系统将光电探测系统转换的电信号进行放大、降噪、记录和显示测量结果。

所述溶液阴极放电等离子体激发源包括蠕动泵、金属钨棒阳极、中空石墨棒、毛细玻璃管、溶液池以及直流高压电源,所述金属钨棒阳极与直流高压电源正极相连，所述中空石墨棒与所述直流高压电源的负极连接，所述中空石墨棒一端在所述溶液池内部，一端伸出所述溶液池上表面，所述中空石墨棒中空位置竖直放置所述毛细玻璃管并与阳极处于同一竖直线上，所述毛细玻璃管中通待测溶液，将其上端延伸出所述中空石墨棒并距所述中空石墨棒顶端3mm，所述金属钨棒阳极在所述毛细玻璃管上端3mm处；所述溶液阴极放电等离子体激发源在直流高压的作用下产生放电等离子体，待测样品溶液中的金属元素在溶液阴极放电等离子源中被激发，发出特定的金属元素发射光谱。

所述滤光孔安装于双凸透镜成像位置，孔径在0.1-10mm可调。

所述罗兰圆分光系统的罗兰圆装置为帕邢装置。

所述罗兰圆分光系统包括入射狭缝、罗兰圆轨道、不等槽距的凹面衍射光栅和出射狭缝带；溶液阴极放电等离子激发的金属元素发射光谱经光学收集系统入射至罗兰圆分光系统的入射狭缝，安装在罗兰圆轨道的不等槽距的凹面衍射光栅分光，成像于罗兰圆轨道的出射狭缝带。

所述光电探测系统为多个安装于罗兰圆分光系统出射狭缝带上的高灵敏度光电倍增管以实现光电信号的放大和转换，并最终记录为元素含量。

所述光电倍增管以双碱作光阴极材料，直径尺寸不高于51mm，峰值波长在紫外或可见区域。

其工作气体为空气。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：