专利名称：无洛仑兹力的交流塞曼背景校正原子吸收装置及其方法
技术领域：
本发明涉及一种交流塞曼背景校正原子吸收装置及其方法，尤其涉及一种在交变 磁场塞曼背景校正系统中，使用了在相位上错开提供磁场电流和石墨炉加热电流，使安培 力为零的交流塞曼背景校正原子吸收装置及其方法。
背景技术：
本领域人士众所周知，塞曼背景校正是目前最完善的原子吸收背景校正方式，能 准确校正极高的背景吸收信号，没有光谱干扰，并能覆盖全部原子吸收使用的波长范围。但是在石墨炉加热时(无论是纵向加热或者横向加热，无论是交流磁场或者直流 磁场)，由于大电流通过置于磁场的石墨管，而且电流方向往往与磁场方向垂直。由于大电流通过置于磁场的石墨管，石墨管受到洛仑兹力的影响，这对石墨炉机 械结构，石墨管形状产生了特殊的要求，对光学系统的稳定性要求也更高了。关于洛仑兹力可以如下描述导体中有电流，就是电子在运动，运动电荷在磁场中 会受到洛仑兹力，大量电子洛仑兹力的宏观表现就是安培力。如果导体长度L，通过的电流 I，垂直于磁场，磁感应强度为B，安培力的大小为F = BIL,安培力的方向用左手定则判断 伸出左手，四指指向电流方向，让磁力线穿过手心，大拇指的方向就是安培力的方向。在塞曼仪器中纵向加热横向磁场，横向加热纵向磁场；横向加热横向磁场，它们 的加热电流方向和磁场方向都是垂直的。因此，石墨管都会受到洛伦兹力的影响，如果磁场和电流都是恒定的(用固定磁 钢为磁场，直流加热石墨管)受力的方向不变，如果使用交变磁场或者交流加热，受力方向 就会变化，因而引起石墨管震动，若石墨管采用直流加热，磁场是脉冲磁场，仍然还有强烈震动。以横向加热石墨管为例，如果磁感应强度为IT (特斯拉)，石墨管最大加热电流为 1000A (安培)，与磁场垂直方向的石墨管长度为Icm (厘米)，那么石墨管所受垂直于光束方 向的安培力为iKg(公斤力)。对于快速升温的石墨炉，如果加热电流从零到最大电流需要 Ims (毫秒)，那么石墨管上受到的冲量为1000kg/S (吨/秒)！以上讨论可以看出，交变磁场的仪器比恒定磁场的仪器更难，因为校正背景是靠 磁场开和关，这时候很可能由于洛仑兹力(更确切地说安培力)的作用，磁场开和关的两 个时间里，由于石墨管的运动而不在光路的同一位置上，如果石墨炉的结构不可靠的话，可 能的结果是造成基线的偏移。图1为交流塞曼背景校正原子吸收系统安培力的影响示意图，图1表明了在安培 力存在的情况下，由于石墨管的震动使得光束在狭缝上的像发生位移而造成基线偏移，其 中13号线代表磁场关断时的吸光度，11号线表示磁场开时的吸光度，由于石墨管的位移或 者震动光能量发生变化，基线偏移，12号线代表经过背景校正运算的吸光度信号。
发明内容
针对上述问题，本发明的主要目的在于提供一种无洛仑兹力的交流塞曼背景校正 原子吸收装置及其方法，与普通的交流塞曼背景校正原子吸收装置及其方法相比，本发明 将磁场电流波形和石墨管加热波形在时间上互相错开使得磁场下大电流加热的石墨管不 产生安培力。本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的一种无洛仑兹力的交流塞曼背景校正原子吸收装置，其特征在于该装置包括 一原子化器，所述原子化器两侧装有受控磁场发生装置，所述受控磁场发生装置连接对受 控磁场发生装置产生的磁场的参数和波形进行控制的控制装置，该交流塞曼背景校正原子 吸收装置还包括加热系统，所述加热系统通过加热管道和原子化器相连。其中，所述加热系统为直流开关型石墨炉加热电源。更进一步地，所述直流开关型石墨炉加热电源为计算机系统控制的按一定波形加 热或断续加热的电源。一种无洛仑兹力的交流塞曼背景校正原子吸收方法，其特征在于该方法包括下 列步骤第一步波形控制磁场波形和石墨炉加热电流波形的发生并进行磁场和石墨炉 电源的控制，在磁场导通时，石墨管加热电流为零，在磁场关断时石墨管正常加热，由于石 墨管电流加热的热惰性，并不影响正常的加热只是需要加热电流的峰值比原来高；第二步信号采集在有磁场电流即磁场导通时进行原子吸收塞曼背景校正，这 时的仪器原子吸收信号完全不受洛仑兹力的干扰。更进一步地，该方法在时间上互相错开磁场电流和石墨炉管加热电流，使得石墨 管在有电流时不会产生洛仑兹力即安培力。本发明的积极进步效果在于本发明提供的一种无洛仑兹力的交流塞曼背景校正 原子吸收装置及其方法具有以下优点本发明由于在交变磁场塞曼背景校正系统中，使用 了在相位上错开提供磁场电流和石墨炉加热电流，使安培力为零，避免了石墨管本身的震 动和光学系统的影响。
图1为交流塞曼背景校正原子吸收系统安培力的影响示意图；图2为原子化器及受控磁场发生装置结构示意图；图3为本发明磁场波形和石墨炉加热波形的关系的示意图；图4为本发明磁场波形和石墨炉加热波形，空心阴极灯及采样信号的关系示例。
具体实施例方式下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。图2为原子化器及受控磁场发生装置结构示意图；该装置包括一原子化器3，所 述原子化器3两侧装有一受控磁场发生装置2，所述受控磁场发生装置2连接对受控磁场发 生装置2产生的磁场的参数和波形进行控制的控制装置1 ；该装置还包括加热系统4，在具 体应用中，该加热系统4为直流开关电源石墨炉加热电源，所述石墨炉电源受计算机系统控制可以按一定波形加热或断续加热。无洛仑兹力的交流塞曼背景校正原子吸收方法，该方法包括下列步骤波形控制 和信号采集第一步波形控制。磁场波形和石墨炉加热电流波形的发生并进行磁场和石墨炉电源的控制。图3为 本发明磁场波形和石墨炉加热波形的关系的示意图；参照图3，标注31的曲线表示磁场的 导通状况，标注32的曲线表示磁场的导通时对应的石墨炉电流。如图所示，在磁场导通时，石墨管加热电流为零，在磁场关断时石墨管正常加热， 由于石墨管电流加热的热惰性，并不影响正常的加热只是需要加热电流的峰值比原来高。为了保证足够的加热电流，可以将磁场导通周期减小，如图4所示。图4中最下一 行是采样信号脉冲的示意图。图中标注41的曲线表示磁场电流；标注42的曲线表示灯电 流；标注43的曲线表示石墨炉电流；标注44的曲线表示采样信号脉冲。第二步信号采集。在有磁场电流即磁场导通时进行原子吸收塞曼背景校正，这时的仪器原子吸收信 号完全不受洛仑兹力的干扰。本发明由于在交变磁场塞曼背景校正系统中，使用了在相位上错开提供磁场电流 和石墨炉加热电流，使安培力为零，避免了石墨管本身的震动和光学系统的影响。以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术 人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本 发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变 化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其 等效物界定。
权利要求
1.一种无洛仑兹力的交流塞曼背景校正原子吸收装置，其特征在于该装置包括一 原子化器(3)，所述原子化器(3)两侧装有受控磁场发生装置(2)，所述受控磁场发生装置 (2)连接对受控磁场发生装置(2)产生的磁场的参数和波形进行控制的控制装置(1)，该交 流塞曼背景校正原子吸收装置还包括加热系统(4)，所述加热系统(4)通过加热管道和原 子化器⑶相连。
2.根据权利要求1所述的无洛仑兹力的交流塞曼背景校正原子吸收装置，其特征在 于所述加热系统(4)为直流开关型石墨炉加热电源。
3.根据权利要求2所述的无洛仑兹力的交流塞曼背景校正原子吸收装置，其特征在 于所述直流开关型石墨炉加热电源为计算机系统控制的按一定波形加热或断续加热的电 源。
4.一种无洛仑兹力的交流塞曼背景校正原子吸收方法，其特征在于该方法包括下列 步骤第一步波形控制磁场波形和石墨炉加热电流波形的发生并进行磁场和石墨炉电源 的控制，在磁场导通时，石墨管加热电流为零，在磁场关断时石墨管正常加热，由于石墨管 电流加热的热惰性，并不影响正常的加热只是需要加热电流的峰值比原来高；第二步信号采集在有磁场电流即磁场导通时进行原子吸收塞曼背景校正，这时的 仪器原子吸收信号完全不受洛仑兹力的干扰。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于该方法在时间上互相错开磁场电流和石 墨炉管加热电流，使得石墨管在有电流时不会产生洛仑兹力即安培力。
全文摘要
本发明公开了一种无洛仑兹力的交流塞曼背景校正原子吸收装置及其方法，包括一原子化器，原子化器两侧装有一受控磁场发生装置；所述受控磁场发生装置连接对受控磁场发生装置进行控制的控制装置；所述控制装置控制受控磁场发生装置产生的磁场的参数；还包括一直流开关型石墨炉加热电源，所述石墨炉电源受计算机系统控制可以按一定波形加热或断续加热。本发明由于在交变磁场塞曼背景校正系统中，使用了在相位上错开提供磁场电流和石墨炉加热电流，使安培力为零，避免了石墨管本身的震动和光学系统的影响。
文档编号G01N21/74GK102141518SQ20101010328
公开日2011年8月3日 申请日期2010年1月29日 优先权日2010年1月29日
发明者刘志高, 杨啸涛, 滕霖, 陈建钢 申请人:上海华之光谱仪器有限公司