專利名稱：信號與背景波長同時檢測的元素光譜分析儀的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種信號與背景波長同時檢測的元素光譜分析儀。
背景技術：
在原子光譜分析、應用光譜學、計量及檢測等領域，經(jīng)常需要用到對樣品的元素及其 含量進行分析。傳統(tǒng)的光譜分析方法有原子吸收光譜法、電感耦合等離子體-原子發(fā)射光 譜法、電感耦合等離子體-質(zhì)譜分析法，傳統(tǒng)的分析方法需要對樣品進行前處理，因而無法 實現(xiàn)對樣品的快速分析。
隨著技術的發(fā)展，現(xiàn)在已出現(xiàn)了一種激光誘導擊穿光譜法，該方法是將脈沖高能激光 聚焦到樣品的表面，在樣品的表面產(chǎn)生高溫等離子體，然后對等離子體中的原子輻射進行 光譜分析，從而檢測出樣品中相應原子及其含量。該分析方法相對于傳統(tǒng)分析方法而言， 無須對樣品進行前處理，現(xiàn)實了樣品的快速分析，但現(xiàn)有的元素光譜分析儀仍存在如下不 足
現(xiàn)有的元素光譜分析儀中的單色儀一次只能輸出一個波長，也就是說，要么只能檢測 信號，要么只能檢測背景，因此想要知道信號和背景的強度，就需要做兩次測量，這無疑 降低了工作效率，而且由于測量背景時的等離子體與測量信號時的等離子體之間也會存在 差異，也會帶來測量時的誤差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種信號與背景波長同時檢測的元素光譜分析儀，本發(fā)明可以 同時對信號及背景進行檢測，提高了檢測的效率；由于信號及背景的檢測是同時進行，在 檢測信號與背景時為同一等離子體，克服了分開檢測所帶來的誤差。其技術方案如下-
一種信號與背景波長同時檢測的元素光譜分析儀，包括激光器、樣品放置位、光傳輸 部件、單色儀及信號處理裝置，激光器朝向樣品放置位，在單色儀末端設有射出縫，在單 色儀內(nèi)設有分束片，在射出縫處設有光電轉(zhuǎn)換兀件，光電轉(zhuǎn)換元件與信號處理裝置電氣連 接；設于所述單色儀末端的所述射出縫為兩個，兩個射出縫軸線的夾角為直角，所述分光 束設于兩個射出縫的夾角處；在兩個射出縫處均設有光電轉(zhuǎn)換元件，兩個光電轉(zhuǎn)換元件均 與所述信號處理裝置電氣連接。
本發(fā)明所采用的元素光譜分析方法包括如下歩驟A、激光器輸出激光并照射到樣品上， 樣品內(nèi)元素分解的同時向外發(fā)射光線；B、從樣品傳出的發(fā)射光線輸入單色儀內(nèi)，并經(jīng)單色 儀內(nèi)的分束片進行分束；C、經(jīng)分束片分束的光線分別傳輸至兩個射出縫；D、兩個光電轉(zhuǎn) 換元件將兩個射出縫處的光強信號轉(zhuǎn)換為電信號，并將兩個電信號傳輸至信號處理裝置， 由信號處理裝置同時對兩個信號進行處理。本發(fā)明由于可以同吋對信號及背景進行檢測， 提高了檢測的效率；由于信號及背景的檢測是同時進行，在檢測信號與背景時為同一等離 子體，克服了分開檢測所帶來的誤差。
本發(fā)明所述分析儀的進一步結(jié)構是
在所述激光器與所述樣品放置位之間設有第一凸透鏡，所述光傳輸部件包括第二凸透 鏡、第三凸透鏡及反射鏡，第二凸透鏡設于樣品放置位與反射鏡之間，第三凸透鏡設于反 射鏡與單色儀之間。在所述A步驟中，所述激光器輸出激光經(jīng)第一凸透鏡聚焦后再照射到 所述樣品上，在所述B步驟中，從所述樣品傳出的發(fā)射光線先經(jīng)第二凸透鏡后，發(fā)射光線 成為平行光，經(jīng)反射鏡反射后，再經(jīng)第三凸透鏡聚集后輸入所述單色儀內(nèi)。
所述光電轉(zhuǎn)換元件為光電倍增管。
在所述單色儀主體與分束片之間設有可對分束片進行調(diào)節(jié)的角度調(diào)節(jié)裝置。
與所述兩個射出縫軸線均成45度角的線為基準線，所述分束片與該基準線成傾斜夾角。 當發(fā)射光線經(jīng)分束片分束之后，分為兩路，其中一路為信號，另一路為背景，光電轉(zhuǎn)換元 件將兩路信號分別進行轉(zhuǎn)換后，再通過信號處理裝置進行處理分析。
所述分束片透射率、反射率均為50%。所述信號處理裝置包括示波器及計算機，示波器及計算機電氣連接，所述兩個光電轉(zhuǎn) 換元件與示波器電氣連接。
在所述樣品放置位旁側(cè)還設有光電式開關，該光電式開關與所述示波器的同歩信號輸 入端電氣連接。當激光器將激光照射到樣品時，光電式開關給示波器發(fā)出一個同歩信號， 以使示波器與激光器同步。
綜上所述，本發(fā)明的優(yōu)點是可以同時對信號及背景進行檢測，提高了檢測的效率； 由于信號及背景的檢測是同時進行，在檢測信號與背景時為同一等離子體，克服了分開檢 測所帶來的誤差。


圖1是本發(fā)明所述分析儀的結(jié)構示意圖； 圖2為圖1的局部放大圖； 附圖標記說明
1、激光器，2、樣品放置位，3、單色儀，4、示波器，5、計算機，6、樣品，7、第一 凸透鏡，8、第二凸透鏡，9、第三凸透鏡，10、反射鏡，11、分束片，12、光電式開關， 13、第一射出縫，H、第二射出縫，15、第一光電倍增管，16、第二光電倍增管，17、基準 線。
具體實施例方式
如圖l、圖2所示， 一種信號與背景波長同時檢測的元素光譜分析儀，包括激光器l、 樣品放置位2、光傳輸部件、單色儀及信號處理裝置，激光器1朝向樣品放置位2，在單色 儀末端設有射出縫，在單色儀內(nèi)設有分束片11，在射出縫處設有光電轉(zhuǎn)換元件，光電轉(zhuǎn)換 元件與信號處理裝置電氣連接；設于所述單色儀末端的所述射出縫為兩個，兩個射出縫軸 線的夾角為直角，所述分光束設于兩個射出縫的夾角處；在兩個射出縫處均設有光電轉(zhuǎn)換
5元件，兩個光電轉(zhuǎn)換元件均與所述信號處理裝置電氣連接。
其中，在激光器1與樣品放置位2之間設有第一凸透鏡7，所述光傳輸部件包括第二凸 透鏡8、第三凸透鏡9及反射鏡10，第二凸透鏡8設于樣品放置位2與反射鏡10之間，第 三凸透鏡9設于反射鏡10與單色儀之間。所述信號處理裝置包括示波器4及計算機5，示 波器4及計算機5電氣連接。在樣品放置位2旁側(cè)還設有光電式開關12，該光電式開關12 與示波器4的同步信號輸入端電氣連接。所述兩個射出縫分別為第一射出縫13、第二射出 縫14，所述光電轉(zhuǎn)換元件為光電倍增管，即在第一射出縫13、第二射出縫14處分別設有 第一光電倍增管15、第二光電倍增管16，第一光電倍增管15、第二光電倍增管16均與示 波器4電氣連接。分束片ll透射率、反射率均為50%，與兩個射出縫軸線均成45度角的線 為基準線17，分束片11與該基準線17成傾斜夾角，在單色儀主體與分束片11之間設有可 對分束片11進行調(diào)節(jié)的角度調(diào)節(jié)裝置。
使用本實施例中所述元素光譜分析儀時，其使用方法是
A、 激光器1輸出激光并經(jīng)第一凸透鏡7聚焦后照射到樣品上，樣品內(nèi)元素分解的同時 在樣品表面產(chǎn)生激光等離子體，等離子體的火花向外發(fā)射光線；
B、 從所述樣品傳出的發(fā)射光線先經(jīng)第二凸透鏡8后，發(fā)射光線成為平行光，經(jīng)平面的 反射鏡10反射后，再經(jīng)第三凸透鏡9聚集后通過入射狹縫處輸入所述單色儀內(nèi)，并經(jīng)單色 儀內(nèi)的分束片ll (該分束片ll置于一個二維調(diào)節(jié)架上)進行分束；
C、 經(jīng)分束片11分束的光線分別傳輸至第一射出縫13、第二射出縫14;
D、 第一光電倍增管15、第二光電倍增管16分別將第一射出縫13、第二射出縫14處 的光強信號轉(zhuǎn)換為電信號，并將兩個電信號傳輸至具有數(shù)字存儲功能的示波器4的兩個通 道，計算機5內(nèi)的軟件控制示波器4并實現(xiàn)雙通道數(shù)據(jù)采集，通過示波器4及計算機5同 時對信號與背景進行處理分析。
當?shù)谝簧涑隹p13的輸出光的波長對應于某信號波長，且分束片11與基準線17重合時， 第二射出縫14的輸出光的波長也等于信號波長，這時第一光電倍增管15、第二光電倍增管 16所輸出的信號是完全一致的。但是如果通過分束片11的二維調(diào)節(jié)架的水平方向，就可以 將第二射出縫14的輸出光的波長做微小移動至背景波長位置，此時，第二射出狹縫就輸出背景信號。
本發(fā)明可以實現(xiàn)對信號和背景進行同時檢測，從而將分析速度提高一倍。同時由于是 同時測的，等離子體是相同的，也提高背景測量的準確性，間接提高了定量分析結(jié)果的可 靠性。
以上僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不以此限定本發(fā)明的保護范圍；在不違反本發(fā)明構 思的基礎上所作的任何替換與改進，均屬本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1、一種信號與背景波長同時檢測的元素光譜分析儀，包括激光器、樣品放置位、光傳輸部件、單色儀及信號處理裝置，激光器朝向樣品放置位，在單色儀末端設有射出縫，在單色儀內(nèi)設有分束片，在射出縫處設有光電轉(zhuǎn)換元件，光電轉(zhuǎn)換元件與信號處理裝置電氣連接；其特征在于，設于所述單色儀末端的所述射出縫為兩個，兩個射出縫軸線的夾角為直角，所述分光束設于兩個射出縫的夾角處；在兩個射出縫處均設有光電轉(zhuǎn)換元件，兩個光電轉(zhuǎn)換元件均與所述信號處理裝置電氣連接。
2、 如權利要求l所述信號與背景波長同時檢測的元素光譜分析儀，其特征在于，所述光電 轉(zhuǎn)換元件為光電倍增管。
3、 如權利要求1所述信號與背景波長同時檢測的元素光譜分析儀，其特征在于，在所述激 光器與所述樣品放置位之間設有第一凸透鏡，所述光傳輸部件包括第二凸透鏡、第三凸 透鏡及反射鏡，第二凸透鏡設于樣品放置位與反射鏡之間，第三凸透鏡設于反射鏡與單 色儀之間。
4、 如權利要求l所述信號與背景波長同時檢測的元素光譜分析儀，其特征在于，在所述單 色儀主體與分束片之間設有可對分束片進行調(diào)節(jié)的角度調(diào)節(jié)裝置。
5、 如權利要求1至4屮任一項所述信號與背景波長同時檢測的元素光譜分析儀，其特征在 于，與所述兩個射出縫軸線均成45度角的線為基準線，所述分束片與該基準線成傾斜夾角。
6、 如權利要求1至4中任一項所述信號與背景波長同時檢測的元素光譜分析儀，其特征在 于，所述分束片透射率、反射率均為50%。
7、 如權利要求1至4中任一項所述信號與背景波長同時檢測的元素光譜分析儀，其特征在 于，所述信號處理裝置包括示波器及計算機，示波器及計算機電氣連接，所述兩個光電 轉(zhuǎn)換元件與示波器電氣連接。
8、 如權利要求1至4中任一項所述信號與背景波長同時檢測的元素光譜分析儀，其特征在 于，在所述樣品放置位旁側(cè)還設有光電式開關，該光電式開關與所述示波器的同步信號 輸入端電氣連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種信號與背景波長同時檢測的元素光譜分析儀，該分析儀包括激光器、樣品放置位、光傳輸部件、單色儀及信號處理裝置，激光器朝向樣品放置位，在單色儀末端設有射出縫，在單色儀內(nèi)設有分束片，在射出縫處設有光電轉(zhuǎn)換元件，光電轉(zhuǎn)換元件與信號處理裝置電氣連接；其中設于所述單色儀末端的所述射出縫為兩個，兩個射出縫軸線的夾角為直角，所述分光束設于兩個射出縫的夾角處；在兩個射出縫處均設有光電轉(zhuǎn)換元件，兩個光電轉(zhuǎn)換元件均與所述信號處理裝置電氣連接。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)快速檢測分析，效率高，誤差小。
文檔編號G01N21/64GK101587073SQ20091004081
公開日2009年11月25日 申請日期2009年7月3日 優(yōu)先權日2009年7月3日
發(fā)明者周倫彬, 周建英, 李潤華, 王自鑫, 蔡永洪, 芳 趙 申請人:廣州市計量檢測技術研究院;華南理工大學;中山大學