用于原子荧光检测设备的入射系统及激发光源的安装支架的制作方法

本发明涉及原子荧光检测设备的光学系统，尤其涉及一种用于原子荧光检测设备的入射系统及激发光源的安装支架。

背景技术：

原子荧光光谱法是通过检测气态待测元素的基态原子受光源辐射而激发出的荧光的辐射强度来定量待测分析元素含量的分析方法。该方法对待测元素有很好的灵敏度，被广泛应用于砷、锑、铋、汞、硒、碲、锡、锗、铅、锌、镉、金等数十种元素的痕量级或超痕量级分析。

现有基于原子荧光光谱法原理的检测设备主要有原子荧光光度计和形态分析仪。

公告号cn202794037u的中国实用新型专利公开了一种原子荧光光度计的光学系统。依据该专利，激发光源所发出的光经过入射光学系统后汇聚于原子化器的中心处。

公告号cn102866138a的中国发明专利公开了一种基于四象限探测器的原子荧光空心阴极灯辅助系统及方法。依据该专利，空心阴极灯发出的光线汇聚于观测点处，而观测点即原子化器的中心线和透镜光轴的交汇点。

现有仪器在激发荧光时依据的都是将激发光汇聚在含有待测元素原子的气流中心。然而待测元素原子在化学反应产生的气流中的分布是均匀的，而气流是以具有一定半径的“气柱”的形状从原子化器出口逸出的，且气柱半径随着离开原子化器出口的高度增加而增大。这样一来，如果激发光汇聚在气流中心，即理想成像下汇聚成一点，不能形成覆盖住气柱宽度的光斑，也就是说，会有一部分待测元素原子从气流经过而没有被激发光照射到。由于目前原子荧光检测设备所使用的光源的发光面均小于从原子化器出口逸出的气柱宽度，激发光在气流中心汇聚程度越高，则激发光照射到的待测元素原子越少。相应的，仪器的检出限就受到限制。此外，由于待测元素的原子是以一定速度从气流经过的，当气流中待测元素的原子密度较大且速度较快时，若激发光在气流流经方向，也即气柱高度方向的照射范围较小，有可能造成部分待测元素的原子从气流经过而未被激发光照射到。

因此，有必要提供一种沿高度方向提升激发光照射范围、加大激发光源能量利用率、并适用于不同的待检测元素的用于原子荧光检测设备入射系统及激发光源的安装支架来解决上述问题。

技术实现要素：

本发明需要解决的技术问题是提供一种能沿高度方向照射且能加大能源利用率的用于原子荧光检测设备的入射系统及激发光源的安装支架。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于原子荧光检测设备的入射系统。其包括依次间隔设置的激发光源、入射光传输模块及原子化器，所述激发光源与所述入射光传输模块在同一光轴上，所述入射光传输模块将所述激发光源发出的光折射形成横截面为椭圆形的光束投射往所述原子化器方向。

优选的，所述入射光传输模块投射到所述原子化器正上方时光束的椭圆形横截面长轴沿所述原子化器高度方向、短轴大于从所述原子化器出口逸出的气柱直径。

优选的，所述入射光传输模块包括间隔设置的正透镜及正柱面镜，所述正透镜位于靠近所述激发光源一侧，所述正柱面镜位于靠近所述原子化器一侧，所述正透镜靠近所述激发光源一面的通光口径不小于所述激发光源投射于所述正透镜表面的光束截面直径。

优选的，所述正透镜靠近所述激发光源一面的通光口径大于所述激发光源投射于所述正透镜表面的光束截面直径。

优选的，所述正透镜靠近所述激发光源一面的通光口径等于所述激发光源投射于所述正透镜表面的光束截面直径。

优选的，所述入射光传输模块包括间隔设置的正透镜及负柱面镜，所述正透镜位于靠近所述激发光源一侧，所述负柱面镜位于靠近所述原子化器一侧，所述正透镜靠近所述激发光源一面的通光口径不小于所述激发光源投射于所述正透镜表面的光束截面直径。

优选的，所述正透镜靠近所述激发光源一面的通光口径大于所述激发光源投射于所述正透镜表面的光束截面直径。

优选的，所述正透镜靠近所述激发光源一面的通光口径等于所述激发光源投射于所述正透镜表面的光束截面直径。

同时本发明还提供了一种安装支架，所述安装支架对应收容上述任一项所述的激发光源，并且所述安装支架包括不同元素的激发光源的定位。

与相关技术相比，本发明的用于原子荧光检测设备的入射系统及激发光源的安装支架有益效果在于：

1、通过本原子荧光检测设备的入射系统能以更大光斑面积照射到更多待检测的元素原子，加大激发光源能量的利用率。

2、通过所述入射光传输模块将光折射形成在原子化器正上方横截面为长轴沿所述原子化器高度方向、短轴大于从所述原子化器出口逸出的气柱的直径的椭圆形的光束加大了沿待检测元素原子行进方向的照射范围。

3、通过安装支架能快速调整不同元素的激发光源的轴向定位。

附图说明

图1为本发明用于原子荧光检测设备的入射系统一种实施方式结构示意图；

图2为本发明激发光源与安装支架结构示意图；

图3为本发明用于原子荧光检测设备的入射系统另一种实施方式结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图描述本发明的具体实施方式。

实施例一

请参阅图1，为本发明用于原子荧光检测设备的入射系统一种实施方式结构示意图。本发明提供了一种用于原子荧光检测设备的入射系统100。其包括激发光源10、入射光传输模块30及原子化器50，所述激发光源10、所述入射光传输模块30及所述原子化器50依次间隔设置，所述激发光源与所述入射光传输模块在同一光轴上。所述激发光源10将光投射至所述入射光传输模块30，所述入射光传输模块30靠近所述激发光源10一侧的面积大于所述激发光源10的光投射于该面的光照面积，所述入射光传输模块30将光折射形成的长轴沿所述原子化器50高度方向、短轴大于从所述原子化器50出口逸出的气柱的直径的横截面为椭圆形的光束投射往所述原子化器50方向，即远离所述激发光源10方向。

所述入射光传输模块30包括正透镜31及正柱面镜33。所述正透镜31与所述正柱面镜33间隔设置，所述正透镜31位于靠近所述激发光源10一侧，所述正柱面镜33位于靠近所述原子化器50一侧。所述正透镜31将所述激发光源10发出的光汇聚，再由所述正柱面镜33对光在垂直于从所述原子化器出口逸出的气柱的高度方向汇聚。所述正透镜31和所述正柱面镜33的位置及焦距设计成使得所述激发光源10的主波长的光线投射到所述原子化器50正上方时形成的光束横截面是长轴沿所述原子化器50高度方向、短轴大于从所述原子化器50出口逸出的气柱的直径的椭圆。所述正透镜31的通光口径大于所述激发光源10在所述正透镜31前表面所投射的光束截面直径。所述正柱面镜33的通光口径大于所述正透镜31在所述正柱面镜33的前表面所投射的光束截面直径，即所述正透镜31投射往所述正柱面镜33的光均落在所述正柱面镜33上。使得所述激发光源10将以更大的光斑面积和更长的照射路径照射到更多待测元素原子。

请参阅图2，为本发明激发光源与安装支架结构示意图。本实施例中还提供了一种用于所述激发光源10使用的安装支架70。所述激发光源10收容于所述安装支架70中。由前述及基本光学原理可知，距离、尺寸设定好的入所述射光传输模块30仅能使得所述激发光源10的主波长的光线在投射到从所述原子化器50时形成的光斑是长轴沿气柱高度方向、短轴略大于从所述原子化器50出口逸出的气柱的直径的椭圆。而来自同一所述激发光源10的其它波长的光线在投射到从所述原子化器50时形成的光斑的形状有变。由于所述激发光源10发出的、能够激发同种原子产生荧光的光波长往往集中在一定波段内，且主波长激发产生的荧光最强，其它波长激发产生的荧光相对弱，因此对同一所述激发光源10而言，除主波长外的其它波长的光传播到所述原子化器50，所形成的光斑也会与主波长光的光斑同心且长短轴大小在主波长光斑长短轴左右，不造成过多能量损失。但当所述激发光源10变更为另一种元素的激发光源10’时，主波长发生改变，在同样位置使用同样的所述入射光传输模块30就不能使所述激发光源10’的主波长光形成同样的椭圆光斑。但是，通过沿光轴方向移动所述激发光源10’，就可以重新获得设计尺寸的椭圆光斑。由于每种元素的所述激发光源10的主波长是一定的，可以预先根据各主波长计算所述激发光源10在光轴上的位置，并由此做出有多个安装卡位的安装支架70。所述安装支架70通过设置的凹槽71来实现对所述激发光源10的轴向定位，从而很便捷地实现使不同元素的所述激发光源10的主波长光在投射到从所述原子化器50正上方时形成的光束横截面是长轴沿气柱高度方向、短轴略大于从所述原子化器50出口逸出的气柱的直径的椭圆。

本实施例中，所述入射光传输模块30靠近所述激发光源10一侧的面积大于所述激发光源10发出的光投射于该面的光照面积。当然，其设置方式不限于此。所述入射光传输模块30靠近所述激发光源10一侧的面积可等于所述激发光源10发出的光投射于该面的光照面积。

本实施例中，所述安装支架70通过设置凹槽71来实现对所述激发光源10的轴向定位。当然，其设置方式不限于此。光源安装支架70可以通过包括但不限于刻线、突起、孔及销等定位手段来定位不同元素的所述激发光源10的轴向安装位。

实施例二

请参阅图3，为本发明用于原子荧光检测设备的入射系统另一种实施方式结构示意图。本发明提供了一种用于原子荧光检测设备的入射系统200。所述入射系统200与实施例一中基本相同，不同点在于本实施例中入射光传输模块40包括正透镜41、负柱面镜43。所述正透镜41与所述负柱面镜43间隔设置，所述正透镜41位于靠近所述激发光源20一侧，所述负柱面镜43位于靠近所述原子化器60一侧。所述正透镜41将所述激发光源20发出的光汇聚，再由所述负柱面镜43对光在沿从所述原子化器60出口逸出的气柱的高度方向发散。所述正透镜41和所述负柱面镜43的位置及焦距设计成使得所述激发光源20的主波长的光线在投射到所述原子化器60正上方时形成的光束横截面是长轴沿所述原子化器60高度方向、短轴大于从所述原子化器60出口逸出的气柱的直径的椭圆。所述正透镜41的通光口径大于所述激发光源20在所述正透镜41前表面所投射的光截面直径，即所述激发光源20投射往所述正透镜41的光均落在所述正透镜41上。所述负柱面镜43的通光口径大于所述正透镜41投射于所述负柱面镜43的前表面的光截面直径，即所述正透镜41投射往所述负柱面镜43的光均落在所述负柱面镜43上。使得所述激发光源20将以更大的光斑面积和更长的照射路径照射到更多待测元素原子。

本实施例中，所述入射光传输模块40靠近所述激发光源20一侧的面积大于所述激发光源20发出的光投射于该面的光照面积。当然，其设置方式不限于此。所述入射光传输模块40靠近所述激发光源20一侧的面积可等于所述激发光源20发出的光投射于该面的光照面积。

实施例一中，所述入射光传输模块30包括正透镜31及正柱面镜33。实施例二中，所述入射光传输模块40包括正透镜41及负柱面镜43。当然，所述入射光传输模块设置方式不限于此。所述入射光传输模块可由两个正透镜和负柱面镜组成，甚至可由三个正透镜和三个负柱面镜组成，总之在激发光源与原子化器之间加设装置将所述激发光源投射的光折射成横截面为椭圆形的光束均在本发明保护范围内。

与相关技术相比，本发明的用于原子荧光检测设备的入射系统及激发光源的安装支架有益效果在于：

1、通过本原子荧光检测设备的入射系统能以更大光斑面积照射到更多待检测的元素原子，加大激发光源能量的利用率。

2、通过所述入射光传输模块将光折射形成在原子化器正上方横截面为长轴沿所述原子化器高度方向、短轴大于从所述原子化器出口逸出的气柱的直径的椭圆形的光束加大了沿待检测元素原子行进方向的照射范围。

3、通过安装支架能快速调整不同元素的激发光源的轴向定位。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。