[发明专利]一种基于等离子体的便携式光谱分析装置在审

专利信息
申请号: 201910674260.X 申请日: 2019-07-25
公开(公告)号: CN110487775A 公开(公告)日: 2019-11-22
发明(设计)人: 曾葆青;黎瑜;姜芮芮;柴璇;陈涛;柳建龙;杜知了;赵培阳 申请(专利权)人: 电子科技大学
主分类号: G01N21/73 分类号: G01N21/73
代理公司: 51203 电子科技大学专利中心 代理人: 吴姗霖<国际申请>=<国际公布>=<进入
地址: 611731 四川省成*** 国省代码: 四川;51
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摘要:
搜索关键词: 微波等离子体炬 光源系统 等离子体 等离子体光源 光谱分析装置 光谱检测系统 微波传输系统 微波源系统 捕获系统 光谱分析 光谱检测 光纤导入 进样系统 打孔 便携性 近距离 开放端 内导体 探头 捕获 光纤 传输
【说明书】:

一种基于等离子体的便携式光谱分析装置,属于光谱分析领域。所述基于等离子体的便携式光谱分析装置包括微波源系统1、微波传输系统2、微波等离子体炬光源系统3、等离子体光源捕获系统4、光谱检测系统5、进样系统6。本发明通过在微波等离子体炬光源系统的内导体中打孔,将光纤导入至系统的开放端,直接近距离对等离子体光源进行捕获,并传输至光谱检测系统,利用光纤将光谱检测探头集成到了微波等离子体炬光源系统中,设备体积大幅降低,实现了便携性。

技术领域

本发明属于光谱分析领域,具体涉及一种基于微波产生低温等离子体便携式光谱分析装置及方法。

背景技术

不同的原子或分子在被激发时会发出不同的辐射线,将其与标准的光谱进行比较,就可以识别出物质中含有何种元素。同时还可由特征谱线强度的大小来确定元素含量的多少。目前常采用电感耦合等离子体(ICP)原子发射光谱法来分析原子光谱,它是利用随时间变化的电磁场来产生电流作为能量来源激发等离子体,通常产生的是高温等离子体。围绕该种技术已经衍生出了多种仪器,成为科学研究和技术应用的常用仪器之一,但也存在价格昂贵,仪器体积大,不便捷等缺点。

利用微波对带电粒子加速,加速后的粒子之间,或与其它粒子产生碰撞使得原子获得能量导致激发或电离,就可以产生低温等离子体。一般通过微波谐振腔体就能很容易的实现,在一定程度上可以缩减等离子体炬光源的成本,相较于电感耦合等离子体光谱仪生产成本较低,在价格方面有一定程度的优势。公开号为CN105136749A的发明专利申请中提出了一种“微波等离子体炬原子发射光谱仪”,包括大功率微波等离子体炬光源系统,气路控制系统,进样系统,分光检测系统等,该光谱仪可将大功率微波耦合进去,激发等离子体能力更强,从而省去加热去溶装置,极大地简化了仪器进样系统。然而,该申请提出的光谱仪是通过分光检测系统从外部捕获光源,搭建相应的平台相对麻烦,光谱仪也显得很笨重。同时由于是从外部捕获光源,为了降低环境对等离子体光源的影响,需要产生足够的光源,一方面需要大功率以提高激发等离子体的能力,该申请光谱仪工作在0-1500W之间,而输出稳定的微波源功率越高,成本也就更加高昂;另一方面,对待测样品的浓度、湿度等要求较高,需要干燥室、雾化室等一系列繁琐的部分对待测样品进行处理,从而导致操作繁琐,仪器体积大,不具有便携性。

发明内容

本发明针对背景技术中所提到的问题,提供了一种基于微波产生低温等离子体的便携式光谱分析装置。

本发明的主要创新点在于:通过在微波等离子体炬光源系统的内导体中打孔,将光纤导入至系统的开放端,直接近距离对等离子体光源进行捕获,并传输至光谱检测系统,利用光纤将光谱检测探头集成到了微波等离子体炬光源系统中,设备体积大幅降低,实现了便携性。

本发明的技术方案如下:

本发明所提出的一种基于等离子体的便携式光谱分析装置,包括微波源系统1、微波传输系统2、微波等离子体炬光源系统3、等离子体光源捕获系统4、光谱检测系统5、进样系统6;其中,所述微波等离子体炬光源系统为一端开放的双管同轴结构,用以激发样品;所述进样系统用于将携带待测样品信息的标准气体输运至微波等离子体炬光源系统中;所述微波源系统产生稳定的、功率连续可调的微波;所述微波传输系统用于将微波源产生的微波耦合到微波等离子体炬光源系统中;所述等离子体光源捕获系统用于捕获微波等离子体炬光源系统所产生的等离子体光源;所述光谱检测系统用于对等离子体光源捕获系统捕获的光谱数据进行检测和分析;

所述微波等离子体炬光源系统包括内导体、外导体、同轴耦合接口内导体、同轴耦合接口外导体和反射机构,所述内导体和外导体为同轴结构,所述反射机构位于内导体和外导体的底部作为微波反射端,所述耦合接口内导体和耦合接口外导体分别连接反射机构和外导体,用于将微波耦合至内导体和外导体之间。

进一步地,所述外导体包括空心圆柱和位于空心圆柱之上的内径逐渐减小的空心椎体,所述空心圆柱底部与反射机构连接,空心椎体顶部为该微波等离子体炬光源系统的开放端。

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