一种新型多通道原子吸收金属元素检测装置及其检测方法与流程

1.本发明属于检测分析技术领域，具体涉及一种新型多通道原子吸收金属元素检测装置及其检测方法。


背景技术：

2.原子吸收光谱仪又称原子吸收分光光度计，通过从光源辐射出具有待测元素特征谱线的光，被气态待测元素基态原子吸收，由特征谱线光的减弱程度来确定待测样品中待测元素的含量，是进行原子吸收光谱法的主要仪器，它能够灵敏可靠的测定微量或痕量元素，可以应用于pb、zn、cu、cd、ni等重金属元素的定量测量。
3.现有技术中，例如，公告号为cn102053064b的专利文献公开的多样本、多元素同时测量的钨舟原子吸收分析方法和装置、公开号为cn106018301a的专利文献公开的一种检测水质的方法及多功能光谱仪，虽然布设了多个空心阴极灯，但是需要交替导通，才能实现不同元素切换测定，无法同时测定多种不同元素。


技术实现要素：

4.基于现有技术中存在的上述缺点和不足，本发明的目的是提供一种新型多通道原子吸收金属元素检测装置及其检测方法。
5.为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：
6.一种新型多通道原子吸收金属元素检测装置，包括n个不同元素的单元素空心阴极灯、n-1块单色反射镜、第一透镜、火焰原子化器、第二透镜和分光检测器，n-1块单色反射镜与其中n-1个单元素空心阴极灯一一对应，单色反射镜用于仅反射其对应的单元素空心阴极灯发射的特征波长的光线；其中n-1个单元素空心阴极灯发射的特征波长的光线经过各自对应的单色反射镜反射与剩余的一个单元素空心阴极灯发射的特征波长的光线混合，之后经过第一透镜汇聚进入火焰原子化器，火焰原子化器的出射光线经过第二透镜汇聚进入分光检测器，分光检测器用于不同元素的检测；其中，n为大于1的整数。
7.作为优选方案，所述分光检测器包括狭缝转动盘、衍射光栅、狭缝盘和n个光电倍增管，经过第二透镜汇聚的光线依次经过狭缝转动盘和衍射光栅，衍射光栅进行分光处理，之后经过狭缝盘分别进入对应的光电倍增管。
8.作为优选方案，n个光电倍增管的位置处于同一圆弧轨迹上。
9.作为优选方案，所述狭缝转动盘由一第一电机驱动。
10.作为优选方案，所述衍射光栅由一第二电机驱动。
11.作为优选方案，所述n取值为3，3个单元素空心阴极灯分别对应cd、cu和pb。
12.作为优选方案，所述n取值为3，3个单元素空心阴极灯分别对应mn、ni和zn。
13.本发明还提供如上任一项所述的新型多通道原子吸收金属元素检测装置的检测方法，包括以下步骤：
14.s1、分别测量稳定时n个单元素空心阴极灯的初始光源稳定能量值ii，i取值1至n；
15.s2、获取各单元素空心阴极灯对应的光电倍增管测量的能量值i
′i；
16.s3、根据得到吸光度a，再根据吸光度a与浓度的线性关系转换为待测元素的浓度。
17.作为优选方案，所述n取值为3，3个单元素空心阴极灯分别对应cd、cu和pb，得到的初始光源稳定能量值分别为i1、i2和i3，得到的光电倍增管测量的能量值分别为i
′1、i
′2、i
′3；
18.则三种待测元素对应的吸光度a的计算公式如下：
[0019][0020]
作为优选方案，所述n取值为3，3个单元素空心阴极灯分别对应mn、ni和zn，得到的初始光源稳定能量值分别为i1、i2和i3，得到的光电倍增管测量的能量值分别为i
′1、i
′2、i
′3；
[0021]
则三种待测元素对应的吸光度a的计算公式如下：
[0022][0023]
本发明与现有技术相比，有益效果是：
[0024]
本发明的新型多通道原子吸收金属元素检测装置，利用单色反射镜仅反射其对应的空心阴极灯的特征波长的光线，其他光线可以穿透，实现不同元素的同时检测，无需元素切换检测，检测效率高。
[0025]
本发明的检测方法，考虑不同元素之间的影响，对吸光度进行修正，提升检测精度。
附图说明
[0026]
图1是本发明实施例1的新型多通道原子吸收金属元素检测装置的构架图；
[0027]
图2是本发明实施例1的分光检测器的构架图。
具体实施方式
[0028]
为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。
[0029]
实施例1：
[0030]
如图1所示，本实施例的新型多通道原子吸收金属元素检测装置，包括三个不同元素的单元素空心阴极灯(空心阴极灯1、空心阴极灯2和空心阴极灯3)、二块单色反射镜(单色反射镜1和单色反射镜2)、第一透镜、火焰原子化器、第二透镜和分光检测器。
[0031]
其中，单色反射镜1与空心阴极灯2对应，单色反射镜1仅反射空心阴极灯2的特征波长的光线，其他光线可以穿透；
[0032]
单色反射镜2与空心阴极灯3对应，单色反射镜2仅反射空心阴极灯3的特征波长的光线，其他光线可以穿透；
[0033]
利用上述单色反射镜的特性可以将三个单元素空心阴极灯发出的特征波长光线混合后经过第一透镜汇聚打入火焰原子化器中，之后火焰原子化器的出射光线经过第二透镜汇聚进入分光检测器，分光检测器用于不同元素的检测，实现不同元素的检测。
[0034]
具体地，如图2所示，本实施例的分光检测器包括狭缝转动盘、衍射光栅、狭缝盘和三个光电倍增管pmt，其中，上述经过第二透镜汇聚的光线依次经过狭缝转动盘和衍射光栅，衍射光栅将三种待测元素的特征波长进行分光处理，之后经过狭缝盘分别进入对应需求波长位置处的光电倍增管pmt。三个光电倍增管pmt的位置需要根据所需波长进行计算，且处于同一圆弧轨迹上。由于衍射光栅的分光处理后，每个光电倍增管pmt都可以得到单个特定波长的能量值。
[0035]
上述狭缝转动盘由第一电机驱动，可根据测量所需的条件，提供最佳的狭缝选择。
[0036]
上述衍射光栅由第二电机驱动，实现最佳分光处理。
[0037]
本实施例的新型多通道原子吸收金属元素检测装置，三个单元素空心阴极灯的配置方案为cd(228.8nm)、cu(324.7nm)和pb(283.8nm)。
[0038]
本实施例的新型多通道原子吸收金属元素检测装置的检测方法，包括以下步骤：
[0039]
(1)三个单元素空心阴极灯一起开灯预热约30min；
[0040]
(2)分别测量稳定时单元素空心阴极灯cd(228.8nm)、cu(324.7nm)和pb(283.8nm)的初始光源稳定能量值分别为i1、i2和i3；
[0041]
(3)三个单元素空心阴极灯光源的光分别通过不同的单波长反射镜(即单色反射镜)进行筛选，然后经过焦距合适的透镜进入火焰原子化器，其光能量会被原子化的基态原子所吸收，剩余光进入分光检测器，分光检测器中的狭缝转动盘可根据测量所需的条件，提供最佳的狭缝选择，衍射光栅负责将三种待测元素的特征波长进行分光处理，并由狭缝盘射出，最后进入正确位置的光电倍增管，(其中光电倍增管的位置需要根据所需波长进行计
算，且三个检测器的位置在同个圆的圆弧轨迹上)经由于衍射光栅的分光处理后，每个光电倍增管都可以得到单个特定波长的能量值，实验测量的能量值分别为i
′1、i
′2、i
′3；
[0042]
(4)原子对光的吸收程度取决于光程内基态原子的浓度，一般情况，近似认为所有原子都处于基态，因此可根据光被吸收后的减弱程度可判断待测元素的含量，吸收程度遵循比尔朗伯定律，即吸光度在低浓度的条件下，吸光度与浓度成线性关系。但是，一种元素灯的特征波长能量会被其他两种同位置能量的少量吸收所影响，需要进行数据处理。
[0043]
(5)数据处理：
[0044]
通过整理拟合三种元素的三个特征峰的能量和吸收量，得出吸光度的修正计算公式如下：
[0045][0046]
本实施例考虑不同元素之间的影响，提升了检测精度。
[0047]
实施例2：
[0048]
本实施例的新型多通道原子吸收金属元素检测装置与实施例1的不同之处在于：
[0049]
三个单元素空心阴极灯分别配置对应mn、ni和zn；
[0050]
其他构架可以参考实施例1；
[0051]
相应地，其检测方法中的吸光度的修正计算公式如下：
[0052][0053]
其他步骤可以参考实施例1。
[0054]
实施例3：
[0055]
本实施例的新型多通道原子吸收金属元素检测装置与实施例1的不同之处在于：
[0056]
单元素空心阴极灯的数量不限于三个，还可以根据实际应用需求进行配置为二个、四个、五个、六个等；但是，元素的确定过程中，元素之间的波长尽量差距一定的间隔，保证检测的精度；
[0057]
其他构架可以参考实施例1；
[0058]
相应地，其检测方法中的吸光度的修正计算公式可根据数据拟合得到；
[0059]
其他步骤可以参考实施例1。
[0060]
以上所述仅是对本发明的优选实施例及原理进行了详细说明，对本领域的普通技术人员而言，依据本发明提供的思想，在具体实施方式上会有改变之处，而这些改变也应视为本发明的保护范围。