專利名稱：交直流兩用塞曼效應原子吸收背景校正系統(tǒng)及使用方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種原子吸收分析裝置，尤其涉及原子吸收分析裝置中的背景系統(tǒng)較 正。
背景技術(shù)：
本領域人士眾所周知，交變磁場塞曼背景校正能獲得比直流磁場塞曼背景校正更高的分析靈敏度，其原因是采用交變磁場在磁場關閉時測量的總吸收信號中，吸收線沒有 發(fā)生分裂而在直流磁場中，除正常塞曼效應的元素外，作為測量總吸收信號的P平行分量 的吸收線也發(fā)生了分裂。因此測定靈敏度下降。但是交變磁場是基于磁場通和斷的調(diào)制進行的，因此它不能實現(xiàn)同時背景校正， 對于一些低溫元素測量經(jīng)常遇到的快速變化的背景信號還會帶來誤差。鑒于交變磁場塞曼背景校正和直流磁場塞曼背景校正的優(yōu)點和缺點可以互補的 特點，可以將交變磁場塞曼背景校正和直流磁場塞曼背景校正整合到一套系統(tǒng)里，實現(xiàn)更 理想的背景較正。由本發(fā)明人之一參與設計的相關的發(fā)明一種恒定磁場反塞曼效應原子吸收分析 的方法及其裝置，專利號ZL200410026878. 9，授權(quán)公告日，2006年8月16日。該專利提供 了一種優(yōu)良的直流磁場塞曼背景校正光路結(jié)構(gòu)設計，可以為將交變磁場塞曼背景校正和直 流磁場塞曼背景校正整合到一套系統(tǒng)里的光路設計基礎。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種交直流兩用塞曼效應原子吸收背景較正系統(tǒng)，同時具 有交變磁場塞曼背景校正和直流磁場塞曼背景校正的優(yōu)點，即具有分析靈敏度高的特點的 同時，能實現(xiàn)同時背景校正，對于一些低溫元素測量經(jīng)常遇到的快速變化的背景信號基本 不會帶來誤差。本發(fā)明的另一目的還在于提供一種交直流兩用塞曼效應原子吸收背景較正系統(tǒng) 的使用方法。本發(fā)明所解決的技術(shù)問題可以采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)交直流兩用塞曼效應原子吸收背景校正系統(tǒng)，其特征在于，包括一原子化器，原子 化器兩側(cè)裝有一受控磁場發(fā)生裝置；所述受控磁場發(fā)生裝置連接對受控磁場發(fā)生裝置進行 控制的控制裝置；所述控制裝置控制受控磁場發(fā)生裝置產(chǎn)生的磁場的參數(shù)；還包括一塞曼背景校正光路結(jié)構(gòu)，所述塞曼背景校正光路結(jié)構(gòu)為直流磁場塞曼背 景校正光路結(jié)構(gòu)，包括單色器、偏振棱鏡、光檢測器；所述光檢測器為分別檢測分析光束和參比光束的光檢測器。交直流兩用塞曼效應原子吸收背景較正系統(tǒng)的使用方法，其特征在于，用所述光 檢測器測量，磁場導通時，實現(xiàn)直流塞曼背景校正；用光檢測器測量，分別在磁場導通和關斷時，測量P丄分量，實現(xiàn)交流塞曼背景校正。通過原子化器的光束進入單色器，然后由偏振棱鏡，將所述光束在空間上分離成分析光束和參比光束，光檢測器分別檢測分析光束和參比光束，經(jīng)過運算，分別得到直流塞 曼背景校正和交流塞曼背景校正的原子吸收吸光度值。所述受控磁場發(fā)生裝置在所述控制裝置的控制下，產(chǎn)生橫向可變交流/直流磁 場。所述受控磁場為所述交直流兩用塞曼效應原子吸收背景校正系統(tǒng)提供交流/直流磁 場。所述交直流兩用塞曼效應原子吸收背景校正系統(tǒng)在使用中，通過受控磁場發(fā)生裝 置為原子化器提供橫向可變交流/直流磁場；首先通過控制裝置打開受控磁場發(fā)生裝置產(chǎn)生磁場，這時產(chǎn)生的磁感應強度可能 不是理想的磁感應強度，在這種磁感應強度不利于在分析時獲得較高的靈敏度；接下來通過調(diào)整控制裝置，調(diào)整磁場發(fā)生裝置產(chǎn)生的磁場參數(shù)，進而提高分析時 獲得的靈敏度。本發(fā)明由于同時具有交變磁場塞曼背景校正和直流磁場塞曼背景校正的優(yōu)點，使 兩者的諸多缺點得以消除。本發(fā)明相對于原有的交變磁場塞曼背景校正，將光束在空間上 分離成分析光束和參比光束，再把所得光束通過光檢測器對兩種光束進行檢測、數(shù)字運算， 得到原子吸收吸光度值，具有對于一些低溫元素測量經(jīng)常遇到的快速變化的背景信號基本 不會帶來誤差的優(yōu)點。本發(fā)明相對于原有的直流磁場塞曼背景校正，具有磁場參數(shù)可以調(diào) 整的特點，因此具有分析靈敏度高的特點。


圖1為原子化器及受控磁場發(fā)生裝置結(jié)構(gòu)原理圖；圖2為交直流兩用塞曼效應原子吸收背景較正系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為磁場波形規(guī)律性變化與P//分量變化和P丄分量變化對應關系圖；圖4正常塞曼效應的元素的π成分與σ成分在磁場下對應關系圖；圖5反常塞曼分裂的元素Ag 328.07nm的π成分與σ成分在磁場下對應關系圖。
具體實施例方式為了使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結(jié) 合具體圖示進一步闡述本發(fā)明。參照圖1，使用時首先打開控制裝置1，受控磁場發(fā)生裝置2開始產(chǎn)生橫向交流/ 直流磁場，磁場對原子化器3產(chǎn)生影響，使原子吸收線發(fā)生塞曼分裂。由圖2可見，本發(fā)明中采用了雙檢測系統(tǒng)，光束經(jīng)過置于磁場中的原子化器，再經(jīng) 過偏振棱鏡P，通過反射鏡Ml、Μ2將光源輻射的P//和P丄(P平行和P垂直)分量，分別 導入PMTl (光電倍增管)和PMT2 (光電倍增管)。參照圖3，在磁場導通時，造成吸收線的分裂，分別對P//分量和P丄分量產(chǎn)生吸 收。分別測量進入PMTl (光電倍增管1)和PMT2(光電倍增管2)的P//分量和P丄分量。 進行計算，實現(xiàn)直流塞曼的同時背景校正，使得背景吸收信號迅速變化的樣品得到高精度 的校正，這種方式在背景校正性能上優(yōu)于普通的交變磁場塞曼背景校正。
同時，分別在磁場得導通和關斷期間，測量PMT2 (光電倍增管2)中的P丄分量。進 行計算，實現(xiàn)交流塞曼背景校正。這種方式能獲得比直流磁場更高的分析靈敏度，其原因是 在磁場關閉時測量的總吸收信號中，吸收線沒有發(fā)生分裂而在直流磁場中，除正常塞曼效 應的元素外，作為測量總吸收信號的P//分量的吸收線也發(fā)生了分裂，因此測定靈敏度下 降。本發(fā)明中可以采用單磁場方式、二磁場方式、三磁場方式，三種方式可以自由選 擇，或靈活變換。所謂二磁場方式就是磁場通和斷的調(diào)制，所謂三磁場方式就是實現(xiàn)零磁 場、低磁場和高磁場的調(diào)制，以擴展塞曼背景校正原 子吸收的校正曲線的線性范圍。本發(fā)明 充分利用磁場電源創(chuàng)造一種交流/直流磁場雙檢測器的測量方式，能實現(xiàn)同時校正背景， 易于校正快速變換的背景信號。參照圖4，對于Cd —類正常塞曼效應的元素(Cd、Zn、Mg、Ca、Pb、Sr、Ba等)由于 JI成分沒有分裂而且σ成分的波長位移與磁感應強度成正比，所以磁感應強度越高分析 靈敏度越高。而對于一些反常塞曼分裂的元素，如Ag、Li、Na、k、Rb、Cs等，由于在磁場下π成 分發(fā)生了分裂，所以磁感應強度升高有時靈敏度反而下降。參照圖5以Ag 328.07nm為例， 磁感應強度為0. 4Tesla時靈敏度最高，而到ITesla時靈敏度下降為原來的40%，采用交直 流兩用塞曼效應原子吸收背景校正系統(tǒng)時，由于磁感應強度可根據(jù)不同元素的塞曼分裂模 型來設定，顯然在分析靈敏度上優(yōu)于恒定磁場的塞曼背景校正系統(tǒng)。另外，在實際上由于交變磁場在測總吸收信號和背景信號時，磁場在進行關和開 的調(diào)制，復雜的背景信號會發(fā)生變化，而在直流磁場中，測量總吸收信號和背景信號時，由 于沒有磁場的調(diào)制，背景信號不發(fā)生變化。由此可見，兩種塞曼方式實際上有微小的性能 差異，特別是那些會發(fā)生光譜線重迭干擾的元素。因此對于特定元素，可以選擇不同的方式 (交流或直流)以得到更少的干擾，更準確的背景校正。以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù) 人員應該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本 發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變 化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其 等效物界定。
權(quán)利要求
交直流兩用塞曼效應原子吸收背景校正系統(tǒng)，其特征在于，包括一原子化器，原子化器兩側(cè)裝有一受控磁場發(fā)生裝置；所述受控磁場發(fā)生裝置連接對受控磁場發(fā)生裝置進行控制的控制裝置；所述控制裝置控制受控磁場發(fā)生裝置產(chǎn)生的磁場的參數(shù)；還包括一塞曼背景校正光路結(jié)構(gòu)，所述塞曼背景校正光路結(jié)構(gòu)為直流磁場塞曼背景校正光路結(jié)構(gòu)，包括單色器、偏振棱鏡、光檢測器；所述光檢測器為分別檢測分析光束和參比光束的光檢測器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交直流兩用塞曼效應原子吸收背景校正系統(tǒng)，其特征在于， 所述受控磁場發(fā)生裝置為采用實現(xiàn)零磁場、低磁場和高磁場的調(diào)制的三磁場方式的受控磁 場發(fā)生裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交直流兩用塞曼效應原子吸收背景校正系統(tǒng)，交直流兩用 塞曼效應原子吸收背景較正系統(tǒng)的使用方法，其特征在于，用所述光檢測器測量，磁場導通 時，實現(xiàn)直流塞曼背景校正；用光檢測器測量，分別在磁場導通和關斷時，測量P丄分量，實 現(xiàn)交流塞曼背景校正。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的交直流兩用塞曼效應原子吸收背景較正系統(tǒng)的使用方法，其 特征在于，通過原子化器的光束進入單色器，然后由偏振棱鏡，將所述光束在空間上分離成分析 光束和參比光束，光檢測器分別檢測分析光束和參比光束，經(jīng)過運算，分別得到直流塞曼背 景校正和交流塞曼背景校正的原子吸收吸光度值。
全文摘要
交直流兩用塞曼效應原子吸收背景校正系統(tǒng)及使用方法，涉及一種原子吸收分析裝置，尤其涉及原子吸收分析裝置中的背景系統(tǒng)較正。包括一原子化器，原子化器兩側(cè)裝有一受控磁場發(fā)生裝置；所述受控磁場發(fā)生裝置連接對受控磁場發(fā)生裝置進行控制的控制裝置；所述控制裝置控制受控磁場發(fā)生裝置產(chǎn)生的磁場的參數(shù)；還包括一塞曼背景校正光路結(jié)構(gòu)，所述塞曼背景校正光路結(jié)構(gòu)為直流磁場塞曼背景校正光路結(jié)構(gòu)，包括單色器、偏振棱鏡、光檢測器；所述光檢測器為分別檢測分析光束和參比光束的光檢測器。本發(fā)明將交變磁場塞曼背景校正和直流磁場塞曼背景校正整合到一套系統(tǒng)里，實現(xiàn)更理想的背景較正。
文檔編號G01N21/31GK101806718SQ20091004617
公開日2010年8月18日 申請日期2009年2月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月13日
發(fā)明者楊嘯濤, 陳建鋼, 陳江韓 申請人:上海光譜儀器有限公司