电感耦合等离子体发射光谱仪的制作方法

本技术涉及光谱分析仪，具体地说是一种电感耦合等离子体发射光谱仪。

背景技术：

1、传统icp-oes光谱仪器采用带有匹配箱的射频源，如固态光源，一般都会加设有匹配箱，无奈增加了一定的体积和重量，其光源的稳定性也有待提高。体积和重量的增大，使整机不便于搬运和移动。

2、光谱仪的检测器大多使用ccd检测器，ccd的灵敏度、响应时间及线性范围都比较逊色，为了提高分析灵敏度及分析速度，还需要对检测器进行进一步的选型或优化改进。

3、此外，传统光谱仪结构及外观设计也存在不合理，操作逻辑也不便于操作者的使用，在此背景下，对仪器的结构及外观进行优化设计。

技术实现思路

1、本实用新型的技术任务是解决现有技术的不足，提供一种电感耦合等离子体发射光谱仪。

2、本实用新型的技术方案是按以下方式实现的，本实用新型的电感耦合等离子体发射光谱仪，其结构包括支撑框架、福马轮，

3、在支撑框架的外表设置有分体式外壳盖板，支撑框架设置有上层舱、底层舱；支撑框架的底脚部配置有福马轮；

4、上层舱的右部设置为射频源配置腔；上层舱的左部设置为光室腔；

5、射频源配置腔内配置有射频源，射频源的外围设置有屏蔽罩，屏蔽罩固定连接在支撑框架上；

6、光室腔内配置有光室，射频源的左侧通过光源射入管连通光室，光室通过光室固定架固定连接在支撑框架上；

7、底层舱的右部近身端设置为与外界开放的操作室，底层舱的右部远身端设置为检测室；

8、底层舱的左部空间内设置有高压箱和检测箱；

9、底层舱的近身端外壳盖板上设置有控制器、氩气进样器和蠕动泵；

10、控制器和高压箱通过电线和信号线连接；

11、氩气进样器通过气体管路与射频源连接；

12、蠕动泵通过液体管路与射频源连接；

13、检测箱和光室配置连接。

14、该光谱仪以系统单元划分，其划分为：射频源、冷却系统、进样系统、分光系统、检测系统及控制单元；

15、(1)射频源：采用变频等离子体射频源，变频等离子体射频源的外围加设屏蔽罩；

16、(2)冷却系统：在变频等离子体射频源的一侧配置有风冷和/或液冷循环管路；

17、(3)进样系统：氩气进样器和蠕动泵构成进样系统；该光谱仪进样以液体为主，兼顾固体或粉末直接进样；在变频等离子体射频源顶部配置有固体或粉末进样管，操作室顶部设置有出样通道；

18、(4)分光系统：光室构成分光系统，光室采用罗兰圆光路分光系统；

19、光室设置为由上壳和下壳构成的分光腔，

20、变频等离子体射频源和光室的入射端之间连通的光源射入管接入光室的入射端，在光室的入射端的入射轴线上设置有透镜抽板，透镜抽板上配置有入射透镜，入射透镜下游的光室的入射端内腔设置有遮光筒，遮光筒出射端的轴线上配置有带有入缝的入缝电机；入缝电机采用伺服微动电机，使入射光线通过入缝投射到光栅上；

21、遮光筒的外围设置有遮光罩；

22、光栅设置在入射轴线的延长方向上的光室内腔一端；

23、光栅的反射方向的光室内壁上设置有零级挡板；

24、于零级挡板和遮光筒之间的光室内腔设置有罗兰圆底座，在罗兰圆底座上分布开设有出缝带，光室出缝带配置有光电倍增管，光电倍增管连通信号转换器，信号转换器与检测箱的主cpu控制器连接；

25、光栅的光路反射面接收从入射透镜、入缝透过的光线，并反射向零级挡板和/或罗兰圆底座上的出缝带；

26、入缝、光栅、罗兰圆底座共同设置与罗兰圆上；

27、(5)检测系统：光电倍增管和pmt光电倍增管检测器、检测箱构成检测系统；

28、在罗兰圆光谱上轨道上配置40个pmt光电倍增管，每一个pmt光电倍增管对应一个波长的谱线，能够同时检测40条特征谱线；

29、(6)控制单元：控制器、高压箱构成控制单元；

30、控制单元采中央处理单元arm，控制单元实时响应外部计算机发来的指令，实现各种数据信息的处理；

31、控制单元还包括通讯单元、参数测控单元、状态检测单元；

32、通讯单元：采用以太网通信配置，将采集光谱数据、检测参数的数据通过以太网口连接并上传到计算机，进行存储、分析和局域网共享；

33、参数测控单元：匹配连接检测箱，主要包括温度、流量的数据采集和控制，实现光谱仪正常工作所达到的温度和测试条件；

34、状态检测单元：主要实现光谱仪整机各工作状态的检测，主要包括氩气状态、射频光源状态的状态检测。

35、中央处理单元arm配置连接主cpu控制器；

36、主cpu控制器控制进样系统，按键模块的控制信号传递给主cpu控制器，分析软件匹配主cpu控制器硬件平台；

37、氩气模块通过双向信号通讯于主cpu控制器双向传输；

38、主cpu控制器控制射频源的光学系统和激发系统；

39、电源处理模块为主cpu控制器和射频源、光室、光电倍增管、高压箱、检测箱、控制器、氩气进样器、蠕动泵各硬件提供供电支持；

40、主cpu控制器控制温度系统；

41、光谱仪通讯单元的配置的以太网接口，用于数据的传输。

42、设计改进出缝带，将全元素特征波长集成在同一条出缝带上。即，采用全元素特征波长化学刻蚀狭缝的一条出缝带。

43、本实用新型与现有技术相比所产生的有益效果是：

44、本实用新型的电感耦合等离子体发射光谱仪，可用于冶金材料、土壤、地质、环境及核工业等领域中无机元素的准确定性及定量分析(如钢铁材料中的si、cu、cr、ni、b等元素含量)。本实用新型适用于实验室无机元素光谱化学分析检测。

45、本实用新型由于具有灵敏度高、多元素同时快速分析的优点，可以广泛应用于地质、冶金、生化、环境及核工业等领域。作为光源分析的icp光源，目前使用27.12mhz或40.68mhz两种频率，功率在0.6～1.5kw之间，通过电磁感应产生的无极放电等离子体对样品进行去溶、激发及电离。

46、本实用新型在结构的优化设计上具有的特点是：

47、(1)采用高灵敏低噪声的pmt为检测器，一方面可以提高分析灵敏度，另一方面可以拓展信号线性响应范围。

48、(2)在罗兰圆光谱上轨道上可以放置40个pmt，可同时检测40条特征谱线。

49、(3)采用变频射频源，避免使用体积大、重量大的匹配箱，有利于减小整个仪器的体积及重量。

50、(4)对仪器的整体结构进行重新设计，结构紧凑，便于用户操作。

51、本实用新型的电感耦合等离子体发射光谱仪设计合理、结构简单、安全可靠、使用方便、易于维护，具有很好的推广使用价值。

技术特征：

1.电感耦合等离子体发射光谱仪，其特征在于包括支撑框架、福马轮，

2.根据权利要求1所述的电感耦合等离子体发射光谱仪，其特征在于：该光谱仪以系统单元划分，其划分为：射频源、冷却系统、进样系统、分光系统、检测系统及控制单元；

3.根据权利要求2所述的电感耦合等离子体发射光谱仪，其特征在于：

4.根据权利要求2所述的电感耦合等离子体发射光谱仪，其特征在于：

技术总结
本技术提供一种电感耦合等离子体发射光谱仪，属于光谱仪技术领域，其结构包括支撑框架、福马轮，在支撑框架的外表设置有分体式外壳盖板，支撑框架设置有上层舱、底层舱；支撑框架的底脚部配置有福马轮；上层舱的右部设置为射频源配置腔；左部设置为光室腔；射频源配置腔内配置有射频源；光室腔内配置有光室，射频源的左侧通过光源射入管连通光室；底层舱的右部近身端设置为与外界开放的操作室；底层舱的左部空间内设置有高压箱和检测箱；底层舱的近身端外壳盖板上设置有控制器、氩气进样器和蠕动泵。本技术仪器结构美观大方，结构紧凑，便于用户操作使用，提高分析效率。以罗兰圆光路进行分光，PMT作为检测器，可以大幅度提高分析效率。

技术研发人员：赵珍阳,张勇,田中朝,袁俊伟,侯维杰,许玉兴,李杨,刘德昌,孔相鹏,刘杰,刘刚
受保护的技术使用者：山东东仪光电仪器有限公司
技术研发日：20220920
技术公布日：2024/1/12